不同氮气发生器工作原理差异

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@小白创作中心

不同氮气发生器工作原理差异

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CSDN

https://blog.csdn.net/HYT_HengYeTong/article/details/144815361

氮气发生器是现代工业中不可或缺的设备，广泛应用于半导体制造、医疗、食品保鲜等领域。其核心在于通过不同的技术手段从空气中分离出高纯度的氮气。本文将详细介绍三种主要的氮气制备方法：膜分离制氮、PSA变压吸附制氮和电化学制氮，帮助读者了解它们的工作原理及优缺点。

膜分离制氮

膜分离制氮的工作原理是利用特殊的高分子膜材料。这种膜材料对不同的气体分子具有不同的渗透性。当压缩空气或氮气通过膜时，氧气和其他杂质分子由于其较小的分子大小和较快的扩散速度，会被膜拦截在渗透侧，而氮气分子则因其较大的分子大小和较慢的扩散速度，被富集在膜的滞留侧。通过这种方式，膜分离制氮能够实现氮气的分离和纯化。

膜分离制氮的优点在于流量大，且膜组件的寿命长，维护成本低。然而，其氮气纯度可能无法达到高纯级，且膜组件的成本较高。

PSA(变压吸附)制氮

PSA制氮的工作原理是利用碳分子筛(CMS)作为吸附剂，在常温下通过变压吸附的方式从空气中分离出氮气。碳分子筛对氮气和氧气具有选择吸附性差异，氧气分子由于其较小的直径和较快的扩散速率，会更多地被吸附在碳分子筛表面，而氮气分子则较少被吸附。通过交替进行吸附和再生过程，PSA制氮能够实现氮气的连续输出。

这种方法可以获得非常高纯度的氮气，但工作过程需要时时检测吸附剂的吸附容量，以便及时进行脱除和更换吸附剂。

电化学制氮

电化学制氮的工作原理是利用氢气电解池和催化剂的作用，在电解膜的负极侧发生氧化反应，除去空气中的氧气，剩余氮气。这种方法需要使用高浓度的氢氧化钾溶液作为电解液，但强碱溶液与气体直接接触可能影响气体质量，并有随气路输出的风险。此外，电化学制氮的单位成本较高，且反应过程只除去了空气中的氧气，其他杂质气体并未涉及。因此，这种方法在氮气发生器中的应用相对较少。