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膜分離和變壓吸附氮氣發(fā)生器的原理對比

更新時間:2022-05-06  |  點擊率:1231

膜分離技術

讓壓縮空氣通過中空纖維膜,當空氣通過膜的時候,空氣中的氧氣,二氧化碳,一氧化碳和水蒸汽 會通過中空纖維膜管道上的小孔,進而排到大氣中去。在膜的出口,大尺寸的氮氣分子和惰性氣體氬氣都收集起來,輸送到應用設備。這種氮氣分離提取技術簡單有效,無需任何移動部件。分離提取出來的氮氣*高純度能達到99.5%,不含任何雜質。

變壓吸附技術是通過固體介質來分離氣體混合物中的單一組分,用變壓吸附技術來分離空氣中的氮氣,所需的固體介質是碳分子篩,碳分子篩對空氣中的氧氣選擇性吸附,從而在加壓的情況下分離了空氣中的氮氣和氧氣。

碳分子篩其實就是多孔疏松的棒狀碳顆粒,當對填充滿了碳分子篩顆粒的氮氣純化密封柱中充入壓縮空氣(主要成分是氮氣,氧氣和惰性氣體氬氣和少量水汽)時,碳分子篩會吸附水汽,氧氣,但是,氮氣不會被吸附。這主要是因為氮氣和氧氣的分子尺寸不一樣,碳分子篩顆粒上的小孔能讓分子尺寸小的氧氣進入,卻不能讓氮氣進入,因為氮氣的分子尺寸大于氧氣;從而,氮氣和氧氣被分離開了。

變壓吸附這一過程包含兩個步驟和階段:

1.吸附階段,壓縮空氣中氧氣,水汽,二氧化碳被碳分子篩柱子吸附,氮氣被收集起和儲藏起來。

2.重生階段,將碳分子篩柱的壓力釋放到大氣中去,吸附了氧氣,二氧化碳,水汽的碳分子篩顆粒釋放掉吸附的氧氣,二氧化碳和水汽,從而為下一次吸附做好準備。

變壓吸附這一個過程需要維持一個穩(wěn)定的溫度,這個溫度通常情況下和實驗室的環(huán)境溫度接近(20-25℃)。變壓吸附技術生產(chǎn)出來的氮氣,純度*高能達到99.999%,純度越高,生產(chǎn)過程中需要消耗的空氣就越多。

變壓吸附技術和膜分離技術來生產(chǎn)氮氣,各有利弊。具體使用哪種方法來生產(chǎn)氮氣要取決于應用和流速要求。在市面上,某些人說氮氣膜和碳分子篩是消耗品,需要定期更換,這是不對的。如果用戶的除油和除水過濾器效果不佳,碳分子篩和氮氣膜的分離效果會隨著使用年限的增加而慢慢失效。

液質聯(lián)用儀應用

對于液質聯(lián)用儀而言,氮氣純度高于95%就可以滿足大多數(shù)的質譜儀的用氣要求了,即使一些非常優(yōu)異和靈敏的質譜儀也沒有問題。關鍵是氣體里面不能含有任何粉塵,水汽和碳氫化合物及油滴,所以,高性能的過濾系統(tǒng)尤為重要,過濾系統(tǒng)的除塵規(guī)格要小于0.01微米,同時,油滴和水汽也必須除掉。由于過濾系統(tǒng)一旦飽和,它們的過濾吸附效果也會大打折扣,所以,每年對過濾器進行維護也十分有必要。

對于液質聯(lián)用儀而言,分別利用膜分離技術和變壓吸附技術來生產(chǎn)氮氣的產(chǎn)品我們都有,但是,

   對于一些小型和中型的實驗室而言,選用膜分離的氮氣發(fā)生器有一些非常明顯的優(yōu)勢

維護和服務

膜分離技術涉及到很少的移動部件,通常情況下,一臺氮氣發(fā)生器里面的氮氣膜重3公斤(而變壓吸附模塊的重量能達到100公斤),這就讓維護變得十分簡單。目前,畢克中國的服務團隊能保證在48小時內(nèi)97%的首ci修復率。一旦發(fā)生器出了問題,小而輕的氮氣膜占用空間小,讓發(fā)生器的維護以及零配件的更換都非常方便,同時,也降低了維護和維修成本,節(jié)約了時間。氮氣膜的工作無需很多電子部件的管理和控制,那么,我們可以將更多的電子部件用于監(jiān)控核心技術參數(shù),同時,讓我們的工程師在維修時可以更快找到癥結。

尺寸和重量

由于氮氣膜尺寸小,重量輕,這也就意味著我們能設計出更輕盈小巧,結構更緊湊的氣體發(fā)生器,同時,讓發(fā)生器能放在標準實驗臺下,發(fā)生器機底腳輪設計,方便移動。這些氣體發(fā)生器對于那些空間很有限的實驗室而言,無疑是上乘的選擇。

噪音水平

膜分離技術不產(chǎn)生任何噪音,變壓吸附技術在碳分子篩柱泄壓放氣的時候,會有很大的放氣的聲音產(chǎn)生,這也就意味著膜分離氮氣發(fā)生器能放在應用儀器旁邊,安靜地工作。無需將發(fā)生器放在另外一個房間,從而增加了管道延長所產(chǎn)生的額外費用。


變壓吸附技術對于大型實驗室而言,優(yōu)勢十分明顯,在我們的iFlow產(chǎn)品里,我們應用變壓吸附技術,它能:

生產(chǎn)出更高流速的氮氣

在一些擁有20-30臺質譜儀的大型實驗室里,我們已經(jīng)安裝了一些利用變壓吸附技術來生產(chǎn)氮氣的發(fā)生器。一臺氮氣發(fā)生器就足夠給整個實驗室來供氣了。

將成本降至*低

由于一臺氮氣發(fā)生器的氮氣流速就足夠給實驗室里所有的應用設備來供氣,這種集中供氣方案無疑比單臺小流量氣體發(fā)生器給單臺應用設備來供氣的性價比要高很多。

氣相色譜儀應用

利用變壓吸附技術所生產(chǎn)出來的氮氣,非常適合給氣相色譜儀來供應載氣。給氣相色譜儀做載氣,不僅要求氮氣的純度特別高,還要求氮氣中的碳氫化合物含量特別低。利用碳分子篩變壓吸附技術來生產(chǎn)氮氣是*的選擇,在空氣進入到碳分子篩之前,空氣經(jīng)過過濾,然后再經(jīng)過催化裂解爐將所有的微量碳氫化合物催化氧化除掉。所生產(chǎn)出來的氮氣純度特別高,能給所有的氣相色譜儀做載氣,包括電子捕捉檢測器所需要用到的載氣。這不是變壓吸附技術應用的典型案例,我們所采用的碳分子篩變壓吸附技術,能將移動部件的數(shù)量降到zui低,同時,變壓吸附柱在工作時沒有噪音,在發(fā)生器出現(xiàn)故障時,維修也很方便。


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