氮气发生器是实验室和工业领域中重要的设备，其核心在于通过不同技术实现氮气的高纯度提取。以下从膜分离、PSA(变压吸附)与催化燃烧技术三方面，深度解析氮气发生器纯度控制的关键要素。
一、膜分离技术
原理
膜分离技术利用中空纤维膜的选择性渗透特性，使氧气、二氧化碳等小分子气体优先透过膜材料，而氮气则被截留。该技术基于不同气体分子在膜材料中的扩散速率差异，实现氮氧分离。
纯度与流量
纯度：通常可达99%-99.99%，适用于对纯度要求不特别高的场景，如样品吹扫、保护气等。
流量：设备紧凑，流量大(可达50L/min)，且可累加使用，不影响产品质量。
优势与局限
优势：设备紧凑、维护成本低、无噪音，适合放置于实验台或生产线旁。
局限：纯度无法达到超高纯级(如99.999%)，膜组件成本较高且目前多为进口。
二、PSA(变压吸附)技术
原理
PSA技术利用碳分子筛对氧气和氮气的选择性吸附差异。在高压下，氧气被碳分子筛吸附，而氮气则通过吸附塔流出，形成高纯度的氮气。通过交替加压和减压，实现碳分子筛的再生，从而连续输出氮气。
纯度与灵活性
纯度：可达99.999%-99.9995%，适用于高精度仪器供气，如GC-MS、LC-MS等。
灵活性：纯度大小配置灵活，可根据需求调节，流量范围从几百毫升到几十升每分钟不等。
优势与局限
优势：纯度高、能耗低(相较于传统深冷法制氮)、操作简便、自动化程度高。
局限：技术难点在于分子筛柱填装技术，若填装不当，会导致分子筛粉化，影响性能。
三、催化燃烧技术
原理
催化燃烧技术通过催化剂的作用，使空气中的氧气与氢气反应生成水，从而分离出氮气。此方法能有效去除痕量氧气，满足超纯氮需求。
纯度与应用
纯度：可生产≤1ppm O₂的超纯氮，适用于对氧气极为敏感的场景，如质谱仪供气。
应用：在需要纯度氮气的实验室和工业领域中，催化燃烧技术是重要的选择。
优势与局限
优势：能生产超高纯度的氮气，满足严格的分析需求。
局限：成本较高，技术复杂，需要专业的操作和维护。
四、技术对比与选型建议
纯度需求
若需99%-99.99%纯度，膜分离技术是经济高效的选择。
若需99.999%-99.9995%纯度，PSA技术更为合适。
若需≤1ppm O₂的超纯氮，催化燃烧技术是一个选择。
流量与成本
膜分离技术流量大、维护成本低，适合大流量需求场景。
PSA技术纯度高、灵活性好，但成本相对较高。
催化燃烧技术成本，适用于对纯度有要求的场景。
环境与操作
膜分离技术无噪音、维护简单，适合空间有限或对噪音敏感的环境。
PSA技术操作简便、自动化程度高，适合需要稳定供气的场景。
催化燃烧技术需要专业的操作和维护，适合有专业人员的实验室或工业现场。
