揭秘：氮氣發生器應用於氣相色譜分析實驗的原理

     氮氣發生器在氣相色譜分析（Gas Chromatography,GC）實驗中扮演著重要角色，主要是因爲其能夠提供穩定、純淨的氮氣作爲載氣或輔助氣體。
     氮氣發生器應用於氣相色譜分析實驗的原理主要有三個：
1． 以電化學分離法和物理吸附法相結合的方式
2． 採用中空纖維膜分離
3． 採用PSA技術用新型合成分子篩分離
一 、電化學分離法和物理吸附法（需“加液” ）概況：
採用電化學分離法和物理吸附法的發生器可以制取純氮、氧氣等氣體。它利用恒定電位電解法，採用微孔膜（例如石棉膜）作爲兩電極的分隔闆，多孔氣體擴散型氧電極爲陰極，鎳網爲陽極，且電極安裝是採用硬支撐結構
。該發生器可在氮、氧氣室壓差（１ＭＰａ）下穩定工作，可避免陰極氫析出，保證産生氣體的純度氮。具體制取氮氣的方法是以空氣爲原料将氣體送入有電解液的電解槽，在兩電極間加上電壓≤１. ５Ｖ的直流電，此時在槽内空氣中氧氣被吸收而獲得氮氣。其電解液採用“強制循環方式”，由電磁泵帶動電解液在液路中循環，提高瞭電解效率。
採用這種原理産生的氮氣存在的問題很多。主要的問題有：
1. 加KOH液體（水）的氮氣發生器所産生的氮氣中含水量高且帶有一定腐蝕性，容易造成色譜儀調試不穩定，一旦長時間使用該氮氣必然造成色譜柱柱效降低。
2．利用該原理産生的氮氣如果長時間在常壓（标準大氣壓）條件下使用，會造成嚴重的返液（回液）現象。爲瞭防止返液，廠家設計瞭各種裝置來嘗試解決這個問題，但是均不能解決根本性的問題。畢竟它還是要加液的，一旦防返液的裝置出現故障就會造成氣路及色譜柱報廢，嚴重的甚至可能導緻氣相色譜儀全部報廢。
3. 氮氣純度偏低，對色譜儀的熱導檢測器的熱敏元件會造成氧化，時間一久熱導檢測器的靈敏度降低。
鑒於存在以上三點的問題，很多色譜儀廠家、儀器經銷商及維修人員均不建議使用該種原理産生氮氣的發生器來做氣相色譜儀載氣。

 

二、 採用中空纖維膜法（無需“加液” ）：
兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時,由於各種氣體在膜中的溶解度和擴散系數的差異,導緻不同氣體在膜中相對滲透速率有所不同。根據這一特性，可将氣體分爲“快氣”和“慢氣”。
當混合氣體在驅動力---膜兩側壓差的作用下，滲透速率相對較快的氣體和水、氧、二氧化碳等透過膜後在膜滲透側被富集，而滲透速率相對較慢的氣體如氮氣、一氧化碳、氩氣等則在滞留側被富集，從而達到混合氣體分離之目的。
當以加壓淨化空氣爲氣源時，氮氣等惰性氣體被富集成高純度供生産應用，由滲透側排空的爲富氧空氣
。氮膜系統可将廉價的空氣中氮從78%提高到95%以上，高可得到99.9%的純氮。該氮氣發生器可以用於氣相色譜儀做載氣，分析組分成分要求不高的行業。
三、 採用氣相色譜分離技術（無需“加液” ）：
這是一種新型的空氣分離方法，它以壓縮空氣爲原料，合成分子篩爲吸附劑，氣相色譜分離吸附流程,在常溫低壓下,利用空氣中的氧和氮在分子篩中的擴散速度不同,把氧和氮加以分離,氮氣的純度和産氣量可按客戶需要調節。所産生氣體 流速穩定，氮氣純化*，産出的氮氣純度高，高可得到99.9995-99.9999%的純氮，适用於各種氣相色譜檢測器。該系列高純發生器隻要一按開關，便可以源源不絕的生産出高質量和高純度的氮氣，運行穩定可靠，重要的是它不需要任何化學消耗品。操作方便，可24小時無人值守。且它可以在不需任何監管和低保養的情況下*地運行。