仪器网（yiqi.com）欢迎您！

       氮气发生器是目今流行的一款实验室气体发生设备，种类繁多，让人应接不暇。而关于氮气发生器的工艺技术也有3种，一种是电化学原理，一种是中空膜分离技术，Z后一种就是今天我们要说的PSA，那么什么是PSA呢？

       PSA是 Pressure Swing Adsorption的简称，中文名为变压吸附，1960年Skarstrom提出PSAZL，他以沸石分子筛为吸附剂，用一个两床PSA装置，从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。1970年，PSA技术在工业应用取得了突破性的进展，Z先应用于空气干燥与净化。80年代，PSA技术的工业应用取得了突破性的进展，主要应用在氮氧分离、空气干燥等。其中，氮氧分离的技术进展是把新型吸附剂碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的氧气和氮气加以分离，从而获得氮气。

       PSA制氮核心部件就是碳分子筛。碳分子筛在上世纪70年代兴起的一种新型吸附剂，主要成分为元素碳，外观为黑色柱状固体。

它利用筛分的特性来达到分离O2 、N2的目的。在分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。碳分子筛内部包含有大量的微孔，这些微孔允许动力学尺寸小的分子快速扩散到孔内，同时限制大直径分子的进入。由于这些气体分子相对扩散速率的不同，因此它们可以被有效的分离。同时，在制造碳分子筛时，根据分子尺寸的大小，碳分子筛内部微孔分布应在0.28～0.38nm。在该微孔尺寸范围内，氧气可以快速通过微孔孔口扩散到孔内，而氮气却很难通过微孔孔口，从而达到氧、氮分离。

采用PSA方法的氮气发生器可以根据用户个人需要，制备不同纯度的氮气，Z高可达99.999%。

（相关内容来源于网络）

       众所周知气相色谱（gas chromatography 简称GC）是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就，虽然GC的出现较LC晚了50年，但其在此后20多年的发展却是LC所望尘莫及的。如今气相色谱已广泛应用于石化、环境、医药等众多领域的检测分析，随之相对应的气体发生器因为其便捷性也变得炙手可热，尤其是氮气发生器、氢气发生器这两款仪器是市面上的热门抢手仪器，今天我们要说的是氮气发生器。

通常氮气发生器主要有3种制备方法，其一是电化学制备氮气，其二是膜分离制备氮气，其三是PSA变压吸附制备氮气。

1.电化学制备氮气

将高压空气从氢气电解池的阴极一侧通入，在催化剂的催化作用下，进行2H2+O2=2H2O的氧化还原反应，通过此方法可去除空气中的O2，产出高达99.995%N2，然而此方法有一定的局限性。一是此方法只是单纯的去除空气中的O2，对于空气中的其他杂质并未提及，二是单位成本过高，因此此方法通常用来制备少量的氮气。

2. 膜分离制备氮气

利用N2分子和O2分子的扩散速度的不同，将高压空气通过中空纤维膜组件，在输出端就可以积累纯度高达99%的氮气，这种方法在不考虑其他限制的条件下，可以累加使用，因此常用在实验室对气体纯度不高的保护、吹扫等操作实验中，但是由于其氮气纯度不能达到高纯级，且膜组件成本较高、仪器价格也相应的过高。

3. PSA变压吸附制备氮气

通过利用在分子筛中，N2与其它气体分子的吸附能力不同，从而形成差异的浓度，分子筛柱末端可以获得高纯氮气，利用这种方法研制的氮气发生器可以让用户根据个人实际要求，来产生不同纯度的氮气，Z高可达99.999%，这种方法的难点是分子筛柱填装技术，分子筛填装不好，会因为气体高低压频繁变化，导致分子筛受损，微孔数量减少，从而使得性能降低，纯度因此也会受到影响。

      氮气发生器在使用过程中遇到的问题有两个比较常见，一是可靠性难以保证，二是安全性存在问题。其可靠性难以保证具体表现在有部分氮气发生器的纯度不够，氮气中含水量高而且还带有一定的腐蚀性，如果操作不当会有返液现象发生；上述情况会造成色谱仪不容易稳定和色谱柱的柱效降低，严重的可以使气路和色谱柱报废，甚至导致色谱仪全部报废。其次是使用过程中的安全性存在问题，有部分发生器的压缩机在使用的过程中会产生过热、气路进油、漏电等现象，不仅对色谱仪造成损害，严重时会危及操作人员的生命安全。

       氮气发生器这两问题通常与其使用的工作原理有很大的关系，采用电化学原理的氮气发生器通常有几处缺点：

（1）加KOH水溶液的氮气发生器所产生的氮气中含水量高且带有一定腐蚀性。

（2）氮气纯度偏低，对色谱仪的热导检测器的热敏元件会造成氧化，时间一久热导检测器的灵敏度降低。

（3）会存在返液现象。

      而采用中空纤维膜法的氮气发生器制得的氮气通常能将氮气的纯度由78%提高到95%以上，甚至Z高高达99.9%，因此可用作气相色谱的载气，但也仅适用于分析组分要求不高的行业。

       PSA（Pressure Swing Adsorption），中文意思为：变压吸附。PSA是一种新的气体分离技术，自60年代末70年代初在国外已经得到迅速的发展，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开，它是以空气为原料，利用一种GX能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。

       采用这种方法的氮气发生器可以生产出高纯度、高质量的氮气（纯度可达99.9995%），运行稳定可靠，不需要任何化学消耗品。操作方便，可24小时无人值守。且它可以在不需任何监管和Z低保养的情况下无故障地运行。因此采用PSA制氮技术的新型氮气发生器相对于前两种原理的氮气发生器更有优势，更能在气相色谱仪载气设备行业独占鳌头。

       氮气发生器行业这块市场也成了各大仪器厂商的角逐目标，普拉勒是实验室气体发生器行业的主要供应商，欧洲（英国）和亚洲（北京）地区两大生产基地，超过十几年的实验室气体发生器产品研发和制造历史，其主营的高纯氮气发生器因其特点在气体发生器市场占有lingxian的地位。

普拉勒高纯氢气发生器主要特点

1.选用英国Peculiar优质专用制氮分子筛：吸附容量大，抗压性能高，使用寿命长；
2.采用独特的填压技术：使分子筛不易粉化，有效延长寿命；
3.内置两级气水分离器、两级稳压阀，英国Peculiar0.01μm精密过滤器，使气体干燥、洁净，整机性能更优；
4.采用英国Peculiar专用制氮分子筛，经变压吸附得到高纯氮气。

5.采用单片机智能微电脑控制，方式灵活，全中文人机交互界面，可设定工作时间。
6.采用双塔变压吸附，优化控制算法，制氮效率高。
7.外置美国托马斯无油压缩机，使用可靠，有效保证氮气纯度。
8.采用双罐缓冲，保证氮气输出压力的稳定性，并实现开机即输出高纯度氮气。
9.交换塔、储气罐等关键部件均采用优质不锈钢材料制成，坚固耐用。
10.内置超压安全保护装置、过载保护装置，确保万无一失。
11.系统内置自动故障诊断模式，便于使用维护。

（相关内容来源于网络）

PSA变压吸附制氮。利用氮气与其它气体分子在分子筛中的吸附能力差异，形成浓度差异的积累，在分子筛柱末端产出高纯度氮气。同时利用两根分子筛柱，一根吸附的同时引出一部分产品气为另一根解析，实现分子筛在线再生，整体表现即为仪器持续输出高纯氮气。这类发生器可根据需要，调节氮气的纯度和流量，可生产99.999%的氮气产品，流量可从几百毫升到几十升到几立方每分钟，纯度大小配置灵活，可根据每个需求具体定制，PSA变压吸附技术在工业中应用很广泛，已发展几十年，是很成熟的技术。技术难点主要是分子筛柱填装技术，分子筛填装不好，会造成分子筛在气体高低压频繁变化中互相摩擦碰撞粉化，微孔数量减少，分子筛性能急剧降低。

两种或两种以上的气体混合通过高分子膜时,由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异,导致不同气体在膜中相对渗透速率有所不同。根据这一特性，可将气体分为“快气”和“慢气”。

当混合气体在驱动力---膜两侧压差的作用下，渗透速率相对较快的气体和水、氧、二氧化碳等透过膜后在膜渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。

当以加压净化空气为气源时，氮气等惰性气体被富集成高纯度供生产应用，由渗透侧排空的为富氧空气。氮膜系统可将廉价的空气中氮从78%提高到95%以上，*高可得到99.9%的纯氮。该氮气发生器可以用于气相色谱仪做载气，分析组分成分要求不高的行业。

PSA变压吸附制氮。

利用氮气与其它气体分子在分子筛中的吸附能力差异，形成浓度差异的积累，在分子筛柱末端产出高纯度氮气。同时利用两根分子筛柱，一根吸附的同时引出一部分产品气为另一根解析，实现分子筛在线再生，整体表现即为仪器持续输出高纯氮气。这类发生器可根据需要，调节氮气的纯度和流量，可生产99.999%的氮气产品，流量可从几百毫升到几十升到几立方每分钟，纯度大小配置灵活，可根据每个需求具体定制，我公司生产的型号末端带P的即为此类产品，如MNN-5LP。PSA变压吸附技术在工业中应用很广泛，已发展几十年，是很成熟的技术。技术难点主要是分子筛柱填装技术，分子筛填装不好，会造成分子筛在气体高低压频繁变化中互相摩擦碰撞粉化，微孔数量减少，分子筛性能急剧降低。

CLAIND 氮气、氢气发生器

NiGen LCMS 40-1、NiGen GC HC、Hydro 200

由于健康与安全方面的限制要求，许多实验室被禁止将气瓶放置在工作场所。

此时，气体发生器就是一个很好的替代方案，很好地避免了使用气瓶所带来的种种隐患。

• 气瓶更换——频繁更换气瓶会中断 GC 工作，还可能因周围气体进入系统增加污染风险。

• 气瓶储存——存在泄露和爆炸的风险

• 气瓶监控——确保供气不间断。

• 健康与安全危险——移动气瓶会带来许多健康与安全问题。

• 尺寸——气瓶会占据实验室大量空间。

而随着气体发生器市场需求不断攀升，我国从事这一仪器生产厂家队伍也日益庞大。越来越多的实验室、第三方检测机构采用Claind公司的气体发生器产品。

NiGen LCMS 40-1可以为市场上所有品牌LCMS提供氮气。极低的杂质含量，分子筛的专业除水、除杂效果，使得产生的氮气很大程度的保护用气设备的使用寿命及检测结果的准确性。

CLAIND 氮气发生器

CLAIND NiGen LCMS 40-1 Nitrogen Gas Generator

采用独特技术的空压机，140000小时首维护，同类产品中无出其右。

◆ 采用Claind先进的PSA技术和碳分子筛wan美结合，GX分离氮气

◆ ZL的Fastart技术及高纯氮气反吹技术，保证快速启动，缩短产气时间

◆ 内置50L氮气缓冲器和50L空气缓冲器，延长空压机使用寿命，同时降低了设备维护成本和噪音

◆ 内置CPU，液晶触控屏控制，便于随时监控设备运行情况

租赁平台页面展示

NiGen GC HC可以为市场上所有品牌GC/GCMS提供氮气。极低的杂质含量，超高的纯度，分子筛的专业除水、除杂效果，使得产生的氮气很大程度的保护用气设备的使用寿命及检测结果的准确性。

CLAIND 氮气发生器

CLAIND NiGen GC HC Nitrogen Gas Generator

采用Claind同系列空压机系统，模块化设计，节省占地空间。

◆ 采用Claind先进的PSA技术和碳分子筛wan美结合，GX分离氮气

◆ ZL的Fastart技术及高纯氮气反吹技术，保证快速启动，缩短产气时间

◆ 开机15分钟即可供气，提高使用效率

◆ 内置CPU，液晶触控屏控制，便于随时监控设备运行情况，具有维护倒数计时、故障报警功能

租赁平台页面展示

Hydro 200可以为市场上所有品牌GC提供氢气。超高的氢气纯度，超长的使用寿命，保证检测结果的准确性。

对于操作气体分析仪来说，氢气发生器是一个理想的选择。例如用于火焰的工具的可燃气体；氢气发生器所有类型的载气的应用，如GC和GC- MS(质谱)；或在等离子体室和其他隔离的环境中作为一个纯净氢气的来源。

CLAIND 氢气发生器

CLAIND Hydro 200 Hydrogen generator

可为气相色谱中FID、NPD、FPD等各种检测器提供载气或燃烧气，24小时持续供气。

◆ 采用ClaindZL的复合多层电解池制氢

◆ 采用不锈钢干燥柱除水，保证氢气纯度

◆ 无需补充电解液

◆ 具备氢气泄露、低水位和过压报警功能

租赁平台页面展示

▎楷来（上海）科技有限公司

（点击查看视频）

楷来（上海）科技有限公司（隆泰科技国际有限公司），是意大利Claind在ZG的SJ技术服务ZX，为国内用户提供国外先进的实验技术方案和仪器设施。

公司拥有专业的仪器维修工程师，在为用户带来工作上的便利的同时，也为Claind产品在ZG赢得了良好的市场信誉。

原文地址：http://www.easylabplus.com/index-news-describe-html-1069.html

气体分离膜是一种非常纤细的中空纤维，通过膜可以产生不同的气体混合物。当气体通过管道时，一种叫做选择性渗透的过程使我们能够分离气体。

近距离观察，气体分离膜是由不同类型的聚合物制成的不对称过滤器，分离膜是每一种胶状中空纤维的壁。当不同的气体通过纤维传播时，分离膜会接触到细胞膜并渗透进去。每种气体的渗透率是由其在膜材料中的溶解度和扩散速率決定的。具有高溶解度和小分子的气体通过膜的速度比其他具有较大分子的不可溶性气体快。

渗透速度快的气体，在中空纤维外收集( Permeate)，而不渗透的气体( Retentate)，直接到达另一端，被分离出来。

根据所需要的气体的性质，可以使用渗透气体和残余气体中的一种或两种。

不同的气体和蒸汽的渗透率也因制造膜纤维所用聚合物的类型而不同。精确控制膜的材料，使膜的表面扩散机制发生変化，決定了膜的渗透潓率。

例如，如果我们想把甲烷和二氧化碳分离出来进行沼气提纯，我们可以通过膜过滤器给沼气进气。由于二氧化碳透过分离膜的速度比较甲烷要快得多，所以我们从膜纤维中过滤出二氧化碳，因为渗透和甲烷停留在中空纤维中，然后再膜过潓器的末端收集甲烷。

氮气发生器定期进行维护

1、氮气发生器中的干燥管应定期更换，当干燥管中的变色硅胶50%发生变色时，应更换内部填料。更换方法：关闭电源，并排空系统气体（压力降为零）。将净化管按箭头所指方向旋下，在旋下净化管的端盖，更换硅胶干燥剂。

2、氮气发生器料处理方法，变色硅胶在120℃烘箱中烘烤12小时。分子筛在250℃-300℃的马弗炉中灼烧24小时。

3、更换干燥剂时应该注意将脱脂棉放进管子里，对密封端面无影

响，从而使端盖旋紧后能够密封。

4、氮气发生器安装时按箭头所示方向旋紧，开机后使用皂液检漏，密封。

5、干燥管螺纹表面不允许擅自缠绕各种密封类胶带，否则会导致干燥管开裂，无法密封。

6、仪器氮气发生器工作中消耗电解液，应根据使用状况，定期补充蒸馏水，液位在上下限刻度之间。

7、仪器氮气发生器工作不消耗KOH，但建议每半年更换电解液，更换电解液时，先抽出仪器氮气发生器中的废碱液，加入蒸馏水，开动仪器，让系统清洗电解系统约5-10分

钟，抽出蒸馏水加入配置好的新电解碱液。

8、仪器氮气发生器流量显示值是根据加载在电解池上的电流转变来的，遇到震动可能会有轻微的变化，显示值在±10内变化属正常范围，但流量供应仍能稳定输出

实验室用氮气发生器太多种类了，总体来说可以分为以下几个类别：

纯度

纯度的选择，可不是越纯越好，应该量力而行。且不可将高纯(99.999)和普通纯度(95-99.9)的气体应用混用，因为纯度的逐步升高会造成空气消耗的指数级增长。选择适用即可的纯度，来尽量保护设备长久稳定。

流速

流速选择，还是老规矩，大，这样可以满足更多的应用。一来是不让设备满负荷运转，二来如果一旦计算用气量不准确或产气量下降，或稍微漏气，就可以立刻马上停摆给你看。

一体或分体

一体式氮气发生器是指内置空压机，分体式是指外置空压机。在一起或分开，这是一个选择?在当今时代，如果想长治久安，还是分开的比较好。分开可以使得产气量更强大，也可以选择更大配件。但坏处太明显了，过于高调，占用空间太多。

分子筛或膜分离

关于两种技术的争辩，在发生器领域从未停休。正常情况下，都可以考虑。

分子筛优点很明确，便宜一点，纯度高一点，体积大一点;

膜技术优点看得见，贵一点，轻一点，简单一点，小一点。

综上所述，可以根据需求来选择氮气发生器，如果只是要求出气即可

随着氮气发生器的应用越来越广泛，公司为了自己的产品更有特色，开始开发氮气发生设备的更多新的技术。而氮气发生器的气体分离技术就是各公司研究的重心。该仪器用膜分离技术和变压吸附技术来生产氮气，如果顾客对某一种技术青睐有加，可以根据客户的喜好来推荐合适的型号。但是，对于某些特定的应用设备，使用其中的一种分离技术比另一种更有优势。
    膜分离技术：让压缩空气通过中空纤维膜，当空气通过膜的时候，空气中的氧气，二氧化碳和水蒸汽会通过中空纤维膜管道上的小孔，进而排到大气中去。在膜的出口，大尺寸的氮气分子和惰性气体氩气都收集起来，输送到应用设备。这种氮气分离提取技术简单有效，无需任何移动部件。分离提取出来的氮气较高纯度能达到99.5%。
    变压吸附技术是通过固体介质来分离气体混合物中的单一组分，用变压吸附技术来分离空气中的氮气，所需的固体介质是碳分子筛，碳分子筛对空气中的氧气选择性吸附，从而在加压的情况下分离了空气中的氮气和氧气。
    碳分子筛其实就是多孔疏松的棒状碳颗粒，当对填充满了碳分子筛颗粒的氮气纯化密封柱中充入压缩空气（主要成分是氮气，氧气和惰性气体氩气和少量水汽）时，碳分子筛会吸附水汽，氧气，但是，氮气不会被吸附。这主要是因为氮气和氧气的分子尺寸不一样，碳分子筛颗粒上的小孔能让分子尺寸小的氧气进入，却不能让氮气进入，因为氮气的分子尺寸大于氧气；从而，氮气和氧气被分离开了。
氮气发生器中变压吸附这一过程包含两个步骤和阶段：
1.吸附阶段，压缩空气中氧气，水汽，二氧化碳被碳分子筛柱子吸附，氮气被收集起和储藏起来。
2.重生阶段，将碳分子筛柱的压力释放到大气中去，吸附了氧气，二氧化碳，水汽的碳分子筛颗粒释放掉吸附的氧气，二氧化碳和水汽，从而为下一次吸附做好准备。
    变压吸附这一个过程需要维持一个稳定的温度，这个温度通常情况下和实验室的环境温度接近（20-25℃）。变压吸附技术生产出来的氮气，纯度较高能达到99.999%，纯度越高，生产过程中需要消耗的空气就越多。
    变压吸附技术和膜分离技术来生产氮气，各有利弊。具体使用哪种方法来生产氮气要取决于应用和流速要求。在市面上，某些人说氮气膜和碳分子筛是消耗品，需要定期更换，这是不对的。如果用户的除油和除水过滤器效果不佳，碳分子筛和氮气膜的分离效果会随着使用年限的增加而慢慢失效。