氮氣發(fā)生器是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，以優(yōu)質(zhì)進(jìn)口碳分子篩(CMS)為吸附劑，采用常溫下變壓吸附原理(PSA)分離空氣制取高純度的氮氣。
氮氣發(fā)生器的種類、原理和結(jié)構(gòu)多種多樣，從原理上來講，一般分為三種，即：電解法、膜分離法，以及變壓吸附(PSA)&碳分子篩法。
一 電解法制氮
使用電解法制氮原理的氮氣發(fā)生器，其主要特點就是儀器具有電解液儲液桶。
其主要原理是：原料空氣進(jìn)入到電解池中，空氣中的氧在陰極被附而獲得電子，與水作用生成氫氧根離子并遷移到陽極，最后在陽極處失去電子析出氧氣，因此空氣中的氧不斷被分離，只留下氮氣隨氣路被輸出。
一般而言，加KOH液體(水)的電解法氮氣發(fā)生器所產(chǎn)生的氮氣中含水量高且?guī)в幸欢ǜg性，雖然氣路出口具有凈化裝置，但是如果凈化效果不佳或者凈化裝置失效，容易造成色譜儀不穩(wěn)定，長時間使用還會造成色譜柱柱效降低等后果。因此，不建議使用該種原理產(chǎn)生的發(fā)生器來做氣相色譜儀載氣。
二 膜分離法制氮
利用膜(中空纖維膜)分離法制氮的基本原理是：當(dāng)兩種或兩種以上的氣體混合物通過中空纖維膜時, 由于氣體在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)有差異, 因而這些氣體在膜中的相對滲透率是不同的。當(dāng)混合氣體在驅(qū)動力(膜兩側(cè)壓力差) 作用下通過中空纖維膜時, 滲透速率相對快的氣體, 如水、氫氣、硫化氫、二氧化碳等, 快速透過膜進(jìn)入膜的另一側(cè)。而滲透速率相對較慢的氣體, 如甲烷、氮氣、一氧化碳等, 則被膜滯留在這一側(cè)而富集, 從而達(dá)到使混合氣體分離的目的。
三 變壓吸附(PSA)&碳分子篩法制氮
1 變壓吸附的原理
變壓吸附是用于分離混合氣體，提取某一氣體組分的技術(shù)，是指在系統(tǒng)溫度維持不變的情況下，通過升高或降低系統(tǒng)的壓力來不斷地改變吸附劑的吸附量從而達(dá)到組分分離的方法；主要體現(xiàn)在較高壓力下進(jìn)行吸附，在較低壓力下(常壓或真空)使吸附的組分解吸出來，從而得到得到氣體產(chǎn)物。
2 變壓吸附用于氧氮分離
實驗室制氮過程中常使用分子篩作為變壓吸附中的吸附劑，因此有的廠家稱之為碳分子篩法。
制氮的基本過程為：
(1)在采用碳分子篩為吸附劑時，碳分子篩對氧氮的吸附速度相差很大。在高壓下，空氣進(jìn)入碳分子篩后，在短時間內(nèi)，氧的吸附速度大大超過氮的吸附速度(碳分子篩對二氧化碳等也有吸附能力)，從而將氣體由空氣變成富氮的組分。
(2)氮氣流出后，通過降低壓力，分子篩表面上被吸附的氧分子等被解吸排出，從而吸附劑得以再生。
變壓吸附方法制得的氮氣的純度在95. 0%～99. 9%之間，甚至可以得99 .9995 %以上純度的氮氣。一般而言，如果需要更高純度的氮氣則需增加氮氣凈化設(shè)備，并且在其他條件不變情況下(如輸入氣體量)，氮氣的純度越高，氮氣輸出量則越小。
最后，如果使用氮氣發(fā)生器，尤其是高純氮氣發(fā)生器，應(yīng)當(dāng)做好入口空氣的除油和除水。如果用戶的除油和除水過濾器效果不佳，氮氣發(fā)生器的分離膜或者碳分子篩的分離效果會隨著使用年限的增加而慢慢失效。
