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氮气发生器有三种制氮方法,你知道吗?

2021-10-25 15:30

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科学技术是生产力,随着科学技术的发展,各式各样的仪器如雨后春笋一般的涌现出来,氮气发生器就是其中之一,打开网页搜索氮气发生器,发现关于其的内容多不胜数,那么为什么氮气发生器这么火呢,这还要从氮气的用处来说了。 氮气是空气中体积分数Zda的一种惰性气体,化学分子式为N2,通常状态下无色无味,比空气密度小。氮气化学性质不活泼,常温下难与其他物质进行反应,因此通常被用作保护气体,液氮可用作深度冷冻剂,高纯氮气可用作色谱等仪器的载气,氮气的性质决定了它的用途的广泛。 而实验室中氮气通常的来源主要由3种:1.管道气,2.氮气罐,3.氮气发生器。 第1种比较适合大型工厂,建设费用高昂,第2种通常会因储存和运输的麻烦而有的局限性,一种操作灵活可控,越来越受到实验室使用。 氮气发生器是如何产生氮气的呢,通常来说,有三种方法。 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。
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分子蒸馏过程可发如下四步:分子从液相主体向蒸发表面扩散。通常,液相中的扩散速度是控制分子蒸馏速度的主要因素,所以应尽量减薄液层厚度及强化液层的流动。分子在液层表面上的自由蒸发。蒸发速度随着温度的升高而上升,但分离因素有时却随着温度的升高而降低,所以,应以被加工物质的热稳定性为前提,选择经济合理的蒸馏温度。分子从蒸发表面向冷凝面飞射。蒸气分子从蒸发面向冷凝面飞射的过程中,可能彼此相互碰撞,也可能和残存于两面之间的空气分子发生碰撞。由于蒸发分子远重于空气分子,且大都具有相同的运动方向,所以它们自身碰撞对飞射方向和蒸发速度影响不大。而残气分子在两面间呈杂乱无章的热运动状态,故残气分子数目的多少是影响飞射方向和蒸发速度的主要因素。分子在冷凝面上冷凝,只要确保冷热两面间有足够的温度差(一般为70~100℃),冷凝表面的形式合理且光滑则认为冷凝步骤可以在瞬间完成,所以选择合理冷凝器的形式相当重要。

从分子蒸馏技术以上的特点可知,它在实际工业化的应用中比常规蒸馏技术具有以下明显的优势: (1)对于高沸点、热敏及易氧化物料的分离,分子蒸馏提供了*佳分离方法。因为分子蒸馏在远低于物料沸点的温度下操作,而且物料停留时间短; (2)分子蒸馏可极有效地脱除液体中的物质如有机溶剂、臭味等,这对于采用溶剂萃取后液体的脱溶是*常有效的方法; (3)分子蒸馏可有选择地蒸出目的产物,去除其它杂质,通过多级分离可同时分离2种以上的物质; (4)分子蒸馏的分馏过程是物理过程,因而可很好地保护被分离物质不受污染和侵害。

薄膜蒸发器和短程分子蒸馏仪虽说都是化工生产设备,同样都是分离装置,但是薄膜蒸发器和短程分子蒸馏仪之间还真的有很大的区别。关于这一点,只要从两种设备的结构、性能等方面比较一下就知道了。 先,从结构上看两者区别的表现就是薄膜蒸发器的气相出口在蒸发器的顶部,以满足为轻组分的蒸汽自下向上流动的规律;而短程分子蒸馏仪正好相反,它的气相出口在蒸发器的底部,主要是因为这设备中的轻组分要充分地在内置冷凝器上进行冷凝。 其次就是设备的性能了,这方面的不同也正是由于结构上的差别所造成的,比如薄膜蒸发器的z低操作压力可以达到1mbar,而短程分子蒸馏仪则更低,可以达到0.001mbar的操作压力。但是分子蒸馏仪也有yi定的限制存在,由于有内置冷凝器,因此刮膜转子没有办法加底部轴承,在运行过程中会产生较大的震动,从而影响刮膜的效果。

1.刮板系统由PTFE材料和SS316L不锈钢材料制成,具有*高抗腐蚀的功效;2.系统的温度可以达到200℃3.刮板系统通过转动将液体强制成薄膜,提供蒸发效率,减少操作时间;4.的玻璃管使液体在加热表面形成完整的一体化薄膜;5.蒸发的主体由高硼硅玻璃制成,可很好的观察到整个工艺的运转过程;6.所有与液体和气体接触的部分采用PTFE或高硼硅玻璃,抗腐蚀;7.根据客户要求,可以做到的规格60--300。8.另可定制离心式自清洁滚轮系统的薄膜蒸发器,该系统适用于150A,250A,350A系列。

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