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氮气发生器如何制得氮气?

发表时间:2021-05-13  |  点击率:77

科学技术是生产力,随着科学技术的发展,各式各样的仪器如雨后春笋一般的涌现出来,氮气发生器就是其中之一,打开网页搜索氮气发生器,发现关于其的内容多不胜数,那么为什么氮气发生器这么火呢,这还要从氮气的用处来说了。
 氮气是空气中体积分数Zda的一种惰性气体,化学分子式为N2,通常状态下无色无味,比空气密度小。氮气化学性质不活泼,常温下难与其他物质进行反应,因此通常被用作保护气体,液氮可用作深度冷冻剂,高纯氮气可用作色谱等仪器的载气,氮气的性质决定了它的用途的广泛。 
而实验室中氮气通常的来源主要由3种:1.管道气,2.氮气罐,3.氮气发生器。
 第1种比较适合大型工厂,建设费用高昂,第2种通常会因储存和运输的麻烦而有的局限性,一种操作灵活可控,越来越受到实验室使用。
  氮气发生器是如何产生氮气的呢,通常来说,有三种方法。
1.电化学制备氮气
将高压空气从氢气电解池的阴极一侧通入,在催化剂的催化作用下,进行2H2+O2=2H2O的氧化还原反应,通过此方法可去除空气中的O2,产出高达99.995%N2,然而此方法有的局限性。一是此方法只是单纯的去除空气中的O2,对于空气中的其他杂质并未提及,二是单位成本过高,因此此方法通常用来制备少量的氮气。
2. 膜分离制备氮气
利用N2分子和O2分子的扩散速度的不同,将高压空气通过中空纤维膜组件,在输出端就可以积累纯度高达99%的氮气,这种方法在不考虑其他限制的条件下,可以累加使用,因此常用在实验室对气体纯度不高的保护、吹扫等操作实验中,但是由于其氮气纯度不能达到高纯级,且膜组件成本较高、仪器价格也相应的过高。
3. PSA变压吸附制备氮气
通过利用在分子筛中,N2与其它气体分子的吸附能力不同,从而形成差异的浓度,分子筛柱末端可以获得高纯氮气,利用这种方法研制的氮气发生器可以让用户根据个人实际要求,来产生不同纯度的氮气,Z高可达99.999%,这种方法的难点是分子筛柱填装技术,分子筛填装不好,会因为气体高低压频繁变化,导致分子筛受损,微孔数量减少,从而使得性能降低,纯度因此也会受到影响。

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