一、工作原理
實(shí)驗(yàn)室氮?dú)獍l(fā)生器主要有三種工作原理，分別是電化學(xué)制氮、膜分離制氮和PSA變壓吸附制氮。
1、電化學(xué)制氮
電化學(xué)制氮是利用恒定電位電解法，通過微孔膜（如石棉膜）作為兩電極的分隔板，多孔氣體擴(kuò)散型氧電極為陰極，鎳網(wǎng)為陽極，并在電極間加上電壓≤1.5V的直流電。空氣中的氧氣在電解過程中被吸收，從而獲得氮?dú)狻＿@種方法可以產(chǎn)出高99.995%的氮?dú)?，但存在一些明顯的缺陷。首先，需要使用高濃度氫氧化鉀溶液作為電解液，這種強(qiáng)堿溶液與氣體直接接觸，可能影響氣體質(zhì)量，并有隨氣路輸出的風(fēng)險(xiǎn)。其次，單位成本高，不適合做大流量氮?dú)獍l(fā)生器。反應(yīng)過程只去除了空氣中的氧氣，其他雜質(zhì)氣體并未涉及，且對(duì)電解池制作技術(shù)要求很高，不合適的電解池制作技術(shù)會(huì)造成氮?dú)饧兌葦?shù)量級(jí)的降低。
2、膜分離制氮
膜分離制氮是利用不同氣體在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異，實(shí)現(xiàn)氣體分離。當(dāng)混合氣體通過高分子膜時(shí)，滲透速率相對(duì)較快的氣體（如水、氧、二氧化碳等）透過膜后在膜滲透?jìng)?cè)被富集，而滲透速率相對(duì)較慢的氣體（如氮?dú)?、一氧化碳、氬氣等）則在滯留側(cè)被富集，從而實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾母患?。這種方法的產(chǎn)品氣純度可達(dá)99.99%，氣體流量可達(dá)5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。膜分離制氮的優(yōu)點(diǎn)是流量大、壽命長（膜組件在空氣源穩(wěn)定的情況下，壽命可達(dá)10年）且維護(hù)成本極低。缺點(diǎn)是氮?dú)饧兌炔荒苓_(dá)到高純級(jí)，且膜組件目前均為進(jìn)口，成本較高，儀器價(jià)格也相對(duì)較高。
3、PSA變壓吸附制氮
PSA變壓吸附制氮是利用氮?dú)馀c其他氣體分子在碳分子篩中的吸附差異，形成濃度差異的積累?？諝饨?jīng)過壓縮凈化后，進(jìn)入帶有CMS（碳分子篩）的吸附塔，在此過程中氧氣分子被吸附在碳分子篩表面，氮?dú)鈴奈剿隙肆鞒?，進(jìn)入氮?dú)饩彌_罐。兩個(gè)吸附塔交替進(jìn)行吸附和再生，保證氮?dú)獾倪B續(xù)輸出。這種方法可以生產(chǎn)99.999%的氮?dú)猱a(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活。但其技術(shù)難點(diǎn)主要是分子篩柱填裝技術(shù)。
二、類型
根據(jù)分類方法的不同，實(shí)驗(yàn)室氮?dú)獍l(fā)生器可以分為深冷空分法、分子篩空分法和膜空分法。深冷空分法主要用于大規(guī)模工業(yè)制氮，而實(shí)驗(yàn)室常用的主要是分子篩空分法和膜空分法，即PSA變壓吸附制氮和膜分離制氮。
三、應(yīng)用領(lǐng)域
實(shí)驗(yàn)室氮?dú)獍l(fā)生器在實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用非常廣泛，涵蓋了生化和生物醫(yī)學(xué)研究、材料科學(xué)和工程、制藥和化妝品工業(yè)以及實(shí)驗(yàn)室分析與測(cè)試等多個(gè)領(lǐng)域。
1、細(xì)胞培養(yǎng)
氮?dú)庠诩?xì)胞培養(yǎng)過程中起著重要作用，通過提供無氧或低氧環(huán)境，有利于細(xì)胞的生長和繁殖。
2、蛋白質(zhì)純化
在蛋白質(zhì)純化過程中，氮?dú)庥糜诒３汁h(huán)境的干燥和無氧狀態(tài)，以防止蛋白質(zhì)的氧化和降解。
3、基因測(cè)序與DNA分析
氮?dú)庥糜诨驕y(cè)序和DNA分析實(shí)驗(yàn)中的氣氛控制，確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。
4、遺傳工程
在遺傳工程領(lǐng)域，氮?dú)庖灿糜诒Ｗo(hù)實(shí)驗(yàn)材料，防止其在操作過程中被氧化或污染。
5、材料合成與納米材料制備
氮?dú)庠诙栊詺夥障掠糜诓牧虾铣珊图{米材料制備，以防止材料在反應(yīng)過程中被氧化或污染。
6、電鍍與氮化
在電鍍和氮化等工藝中，氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，確保工藝過程的順利進(jìn)行和產(chǎn)品的質(zhì)量。
7、滅菌
氮?dú)庠谥扑幒突瘖y品生產(chǎn)過程中用于滅菌，通過排除包裝內(nèi)的氧氣，延長產(chǎn)品的保質(zhì)期。
8、人造氣氛保護(hù)
在制造過程中，氮?dú)庥糜趧?chuàng)建特定的人造氣氛，以保護(hù)產(chǎn)品免受外界環(huán)境的影響。
9、溶劑揮發(fā)
在某些制藥和化妝品生產(chǎn)過程中，氮?dú)庥糜诖龠M(jìn)溶劑的揮發(fā)，加速生產(chǎn)進(jìn)程。
10、色譜分析與質(zhì)譜分析
氮?dú)馐菤庀嗌V儀和質(zhì)譜分析儀等分析儀器中常用的載氣或輔助氣體，用于樣品的分離和分析，幫助維持儀器的穩(wěn)定運(yùn)行和提高分析精度。
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