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膜分離或變壓吸附?氮氣發(fā)生器的原理對比
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(zhì)。
變壓吸附技術是通過固體介質(zhì)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(zhì)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(zhì)聯(lián)用儀應用
對于液質(zhì)聯(lián)用儀而言,氮氣純度高于95%就可以大多數(shù)的質(zhì)譜儀的用氣要求了,即使一些非常和靈敏的質(zhì)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有必要。
對于液質(zhì)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),這就讓維護變得簡單。
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(jié)構(gòu)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(zhì)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。