氮气发生器工作原理详解

氮气发生器主要通过物理或化学方法分离空气中的氮气，其核心原理和技术类型如下：

一、主流技术原理

‌变压吸附法（PSA）‌

利用碳分子筛对氧、氮的选择性吸附差异：氧气分子（直径较小）扩散更快，优先被吸附；氮气分子（直径较大）则富集于气相，通过交替加压吸附和减压再生实现连续产氮‌

典型纯度可达99.999%，适用于工业防爆、高纯度需求场景‌

‌膜分离法‌

通过高分子中空纤维膜组件的选择性渗透：氧气、二氧化碳等小分子快速透过膜壁排出，氮气因渗透率低被富集收集。

纯度通常为99.5%，适合流量需求大但纯度要求不高的场合。

‌电化学法‌

电解水或含氧电解质时，在阴极侧通入空气，氧气与氢气反应生成水，剩余氮气经脱水后输出‌

纯度可达99.995%，但需使用氢氧化钾电解液，可能影响气体质量‌

二、关键流程与组件

‌预处理‌：空气需经除尘、除油、干燥（如冷干机）以保护吸附剂或膜组件‌

‌吸附/分离单元‌：PSA采用双塔并联交替工作，膜分离依赖中空纤维膜组件的压差驱动‌

‌后处理‌：部分技术需钯触媒除氧或深度干燥（露点达-60℃）以满足高纯度需求‌

三、技术对比与选型

技术 纯度范围 适用场景 维护成本

PSA 99.9%-99.999% 工业防爆、高纯实验室 中等（分子筛更换）‌

膜分离 ≤99.5% 常规实验室、吹扫 低（膜寿命10年）

电化学 99.995% 小型色谱载气 高（电解液消耗）‌

选择时需综合纯度需求、流量及长期使用成本，例如LC-MS等精密仪器通常需PSA或膜分离技术‌