膜分离和变压吸附(PSA)两种制氮技术的特点及优势解析

　　【仪器仪表网 专题推荐】目前主要的两种制氮技术为膜分离和变压吸附(PSA)，这两种制氮技术分别有什么特点和优势呢?详见下文。

　　原理简介

　　膜分离技术

　　将压缩空气通过中空的纤维膜管束，氧气、二氧化碳等成分会通过纤维膜管道上的小孔，排到大气中去，氮气和极少量的氩气会被收集起来，经过一系列的净化后，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。

　　变压吸附技术

　　变压吸附制氮的填充材料是碳分子筛，是一种多孔疏松的棒状碳颗粒，当压缩空气通过碳分子筛时，根据气体分子直径的不同，碳分子筛会吸附氧气，但是，氮气不会被吸附，从而被分离。变压吸附的过程包括吸附-解压-重生阶段。

　　技术对比

　　1. 尺寸和重量

　　氮气膜尺寸小，重量轻，结构紧凑，更轻盈小巧，发生器能放在标准实验台下，这对于部分空间有限的实验室而言无疑是完美的选择。

　　2. 噪音

　　膜分离技术不产生任何噪音，这也就意味着膜分离氮气发生器能放在应用仪器旁边，安静地工作，无需将发生器放在另外一个房间，从而减少了管道延长所产生的额外费用，也避免了管道漏气的风险。

　　3. 纯度

　　氮气在不同分析仪器中所起的作用不同，所以对纯度的要求也不尽相同，LC-MS所用的氮气主要作为雾化气及吹扫气，纯度95%就完全能满足需求。理想状态下，变压吸附所能达到的zui大纯度要优于膜分离技术。但变压吸附所产生的氮气纯度与进气量、压力、气源质量都有很大的关系，如果气源不洁净或者气量压力不够，则纯度会大大降低，不能单纯认为变压吸附纯度一定高。

　　4. 露点，含水量

　　决定氮气露点的因素，除了分离技术外，进气质量和过滤系统也至关重要。对于变压吸附，如果前端处理不当，不仅除水能力下降，而且会污染碳分子筛，久而久之碳分子筛就失去了吸附的能力。对于膜分离，如果有较好的前端处理和除水设计，同样可以有效除水，降低露点。

　　5. 空压机的负荷

　　膜分离和变压吸附对空气气量的需求不同。纯度越高，需要的空气越多，空压机负荷越大。对于变压吸附，会有反吹过程，所以用气量要远高于理论值，不能简单地按照空氮比得出实际空气量，相应地，空压机负荷也大于理论值。

　　6. 维护保养

　　膜分离技术移动部件少，所以维护简单。一旦发生器出了问题，膜分离的发生器的维护以及零配件的更换都非常方便，同时，也降低了维护和维修成本，节约了时间与人力。另外氮气膜的工作无需很多电子控件的管理和控制，所以能将更多的电子控件用于监控核心技术参数，保证了发生器的稳定性。变压吸附相对而言移动部件、电子控件都更多，所以维修维护较为繁琐。