气体发生器
感谢您关注紫泰科技，我是陶工。
这期和大家聊气相的气体发生器，真希望我当年在实验室的时候有这个东西，能少扛很多个钢瓶。气相色谱的使用过程中，氮气作为气相色谱分析用的载气，进行样品分离和分析。
另一方面使用毛细柱进行分析时，需要使用与载气相同的气体作为尾吹气。 常用的氮气供给方式包括使用钢瓶氮气，或者氮气发生器来提供。
钢瓶氮气需要向气体供应商购买，一般采用深冷分离法从空气中获得，适合大规模工业制氮，这种气体其实纯度很好，质量也很稳定。但是用量特别大的情况下，单独的钢瓶用不了很久，有的实验室会用杜瓦瓶，这个氮气供应量会大很多，不用经常换。
这里来聊一下氮气发生器，原理上来讲一般分为三种，电解法，膜分离法，以及变压吸附&碳分子筛法。
首先是电解法，这种原理的发生器的特点是，有电解液储液桶，挂在发生器的两侧，它的原理是原料空气进入到电解池中，空气中的氧在阴极被吸附而获得电子，与水作用生成氢氧根离子并迁移到阳极，最后在阳极处失去电子析出氧气，空气中的氧不断被分离，只留下氮气随气路被输出。
但是这种方法所产生的氮气中含水量高，而且具有一定腐蚀性，一般气路出口具有净化装置，但是如果净化效果不佳或者净化装置失效，容易造成色谱仪不稳定，长时间使用还会造成柱效下降。所以不建议使用这种原理的发生器，来做气相色谱载气。
第二种是膜分离法，原理是两种或两种以上的气体，混合物通过中空纤维膜时，由于气体在膜中的溶解度和扩散系数不同，因而这些气体在膜中的相对渗透率不同。
通过中空纤维膜时，混合气体在膜两侧有压力差作用，渗透速率相对快的气体，如水、氢气、硫化氢、二氧化碳等，快速透过膜进入膜的另一侧，而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳等，则被膜滞留而富集，从而达到使混合气体分离的目的。
采用这种方法得到的氮气纯度<99.9%，纯度不高，可以用在一般的常量分析之中。
最后一种是变压吸附&碳分子筛法制氮。
原理是在系统温度维持不变的情况下，通过升高或降低系统的压力，来不断地改变吸附剂的吸附量，从而达到组分分离的方法。
在采用碳分子筛为吸附剂时，碳分子筛对氧氮的吸附速度相差很大，在高压下，空气进入碳分子筛，氧的吸附速度大大超过氮的吸附速度，从而将气体变成高浓度的氮气。
当氮气流出后，通过降低压力，分子筛表面上被吸附的氧分子等被解析排出，让吸附剂进行再生。
在实际的使用中，特别是对于ECD这种特别灵敏的检测器，建议选择可以产生纯度大于99.999%纯的氮气发生器。
需要提示您的是，如果使用氮气发生器，特别是高纯氮气发生器，应当做好入口空气的除油和除水。
氮气发生器的分离膜或者碳分子筛的分离效果，会随着使用年限的增加而慢慢失效，如果氮气发生器的除油和除水过滤器效果不佳，可能对您的仪器产生危害。
下面是氢气发生器，这个是最常见的，一般气相都配它。
使用FID、FPD和NPD检测器时候，需要使用氢气作为燃气，氢气当然也可以用作载气，分离的效果和速度非常好。
不过氢气确实有点危险，当年一个同学做氢催化实验，结果发生意外，把玻璃都震碎了，他也缓了很长时间，希望大家在实验过程中一定要小心。
在实验室中，主要是碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢两种，其实他俩从原理上来讲都属于电解制氢，区别在于电解槽的类型。
碱性电解槽是最常用，技术最成熟也最经济的方式，广泛使用。
电解液是氢氧化钾溶液，横隔膜主要由石棉组成，主要起气体分离的作用。
两个电极则主要由金属合金组成，在阴极，水分子被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子，氢氧根离子则在阴阳极之间的电场力作用下，穿过多孔的横隔膜，到达阳极，在阳极失去电子生成一个水分子和氧分子。
另外一种是聚合物薄膜电解槽制氢。
原理是去离子水被供到膜-电极组件上，在阳极析出氧气、氢离子和电子，电子通过电路传递到阴极，氢离子以水合的形式通过离子交换膜到阴极，在阴极氢离子和电子重新结合形成氢气，同时部分水也带到了阴极。
该种原理只需纯水，比碱性电解槽安全，电解槽的效率可以达到85％或以上，但由于在电极处使用铂等贵重金属，薄膜材料也是昂贵的材料，所以这种方法还没有大规模的使用。
既然氢气发生器都是水解的，那产生的氢气一定要经过净化才能进入气相。
硅胶和分子筛净化系统，属于氢气发生器常用的净化装置，在室温下使用硅胶初步脱水，分子筛进一步脱水，由于硅胶价格便宜，活化再生方便，应此是使用最为广泛的脱水方式。
当硅胶吸附水份之后，会由天蓝色变为粉红色，应当及时更换。
还有一种是变压吸附净化系统，这个和刚才介绍的氮气发生器中的变压吸附是一样的。
最后一种是钯薄膜净化系统，原理是利用高温下只有氢原子，才能穿透钯银合金薄膜的特性来进行净化，当氢原子穿透钯银合金薄膜之后，单原子氢重新组合为双原子氢气，据说这种方法可以产生超高纯度氢气。
最后是空气发生器，一般作为助燃气，当然您有阀装置之类的，可以使它作为驱动气。
空气发生的工作流程为，环境空气经压缩机压缩进入储气罐，再由储气罐经过净化器之后，通过稳压阀输入到气相色谱中。
原理很简单，但是曾经被要求用木工用的气泵给气相供气，还是惊到我了，都没敢接这个活，希望他们公司还健在。
这里介绍两种常见的压缩机类型，转子式压缩机和涡旋式压缩机。
滚动转子式压缩机是一种容积型回转式压缩机，其原理是偏心轴带动滚动转子在泵体中旋转，从而压缩空气。
涡旋压缩机是一种容积式压缩的压缩机，压缩部件由旋转涡旋盘和固定涡旋盘组成。
偏心轴带动旋转涡旋盘，使旋转盘在固定盘中转动，从而压缩空气。
空气发生器的气体来源是实验室，这部分空气来源可能含有较多的有机化合物，因此产生的压缩空气品质上并不能满足实验室的需求。
另外空气压缩机标称无油，但是实际上使用常规压缩机，压缩机后部的净化装置并不能完全除去其中的油雾，所以空气压缩机的进口处安装油雾过滤器，除去压缩机的空气来源中的油雾类物质。
或者购买零级空气发生器，它的原理是，在含有铂钯载体的加热催化器中，对压缩空气中的碳氢化合物进行催化裂解，将碳氢化合物转化为二氧化碳和水蒸气，从而产生低于0.1ppm碳氢化合物的零级空气。
气体发生器
感谢您关注紫泰科技，我是陶工。
这期和大家聊气相的气体发生器，真希望我当年在实验室的时候有这个东西，能少扛很多个钢瓶。气相色谱的使用过程中，氮气作为气相色谱分析用的载气，进行样品分离和分析。
另一方面使用毛细柱进行分析时，需要使用与载气相同的气体作为尾吹气。 常用的氮气供给方式包括使用钢瓶氮气，或者氮气发生器来提供。
钢瓶氮气需要向气体供应商购买，一般采用深冷分离法从空气中获得，适合大规模工业制氮，这种气体其实纯度很好，质量也很稳定。但是用量特别大的情况下，单独的钢瓶用不了很久，有的实验室会用杜瓦瓶，这个氮气供应量会大很多，不用经常换。
这里来聊一下氮气发生器，原理上来讲一般分为三种，电解法，膜分离法，以及变压吸附&碳分子筛法。
首先是电解法，这种原理的发生器的特点是，有电解液储液桶，挂在发生器的两侧，它的原理是原料空气进入到电解池中，空气中的氧在阴极被吸附而获得电子，与水作用生成氢氧根离子并迁移到阳极，最后在阳极处失去电子析出氧气，空气中的氧不断被分离，只留下氮气随气路被输出。
但是这种方法所产生的氮气中含水量高，而且具有一定腐蚀性，一般气路出口具有净化装置，但是如果净化效果不佳或者净化装置失效，容易造成色谱仪不稳定，长时间使用还会造成柱效下降。所以不建议使用这种原理的发生器，来做气相色谱载气。
第二种是膜分离法，原理是两种或两种以上的气体，混合物通过中空纤维膜时，由于气体在膜中的溶解度和扩散系数不同，因而这些气体在膜中的相对渗透率不同。
通过中空纤维膜时，混合气体在膜两侧有压力差作用，渗透速率相对快的气体，如水、氢气、硫化氢、二氧化碳等，快速透过膜进入膜的另一侧，而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳等，则被膜滞留而富集，从而达到使混合气体分离的目的。
采用这种方法得到的氮气纯度<99.9%，纯度不高，可以用在一般的常量分析之中。
最后一种是变压吸附&碳分子筛法制氮。
原理是在系统温度维持不变的情况下，通过升高或降低系统的压力，来不断地改变吸附剂的吸附量，从而达到组分分离的方法。
在采用碳分子筛为吸附剂时，碳分子筛对氧氮的吸附速度相差很大，在高压下，空气进入碳分子筛，氧的吸附速度大大超过氮的吸附速度，从而将气体变成高浓度的氮气。
当氮气流出后，通过降低压力，分子筛表面上被吸附的氧分子等被解析排出，让吸附剂进行再生。
在实际的使用中，特别是对于ECD这种特别灵敏的检测器，建议选择可以产生纯度大于99.999%纯的氮气发生器。
需要提示您的是，如果使用氮气发生器，特别是高纯氮气发生器，应当做好入口空气的除油和除水。
氮气发生器的分离膜或者碳分子筛的分离效果，会随着使用年限的增加而慢慢失效，如果氮气发生器的除油和除水过滤器效果不佳，可能对您的仪器产生危害。
下面是氢气发生器，这个是最常见的，一般气相都配它。
使用FID、FPD和NPD检测器时候，需要使用氢气作为燃气，氢气当然也可以用作载气，分离的效果和速度非常好。
不过氢气确实有点危险，当年一个同学做氢催化实验，结果发生意外，把玻璃都震碎了，他也缓了很长时间，希望大家在实验过程中一定要小心。
在实验室中，主要是碱性电解槽制氢和聚合物薄膜电解槽制氢两种，其实他俩从原理上来讲都属于电解制氢，区别在于电解槽的类型。
碱性电解槽是最常用，技术最成熟也最经济的方式，广泛使用。
电解液是氢氧化钾溶液，横隔膜主要由石棉组成，主要起气体分离的作用。
两个电极则主要由金属合金组成，在阴极，水分子被分解为氢离子和氢氧根离子，氢离子得到电子生成氢原子，并进一步生成氢分子，氢氧根离子则在阴阳极之间的电场力作用下，穿过多孔的横隔膜，到达阳极，在阳极失去电子生成一个水分子和氧分子。
另外一种是聚合物薄膜电解槽制氢。
原理是去离子水被供到膜-电极组件上，在阳极析出氧气、氢离子和电子，电子通过电路传递到阴极，氢离子以水合的形式通过离子交换膜到阴极，在阴极氢离子和电子重新结合形成氢气，同时部分水也带到了阴极。
该种原理只需纯水，比碱性电解槽安全，电解槽的效率可以达到85％或以上，但由于在电极处使用铂等贵重金属，薄膜材料也是昂贵的材料，所以这种方法还没有大规模的使用。
既然氢气发生器都是水解的，那产生的氢气一定要经过净化才能进入气相。
硅胶和分子筛净化系统，属于氢气发生器常用的净化装置，在室温下使用硅胶初步脱水，分子筛进一步脱水，由于硅胶价格便宜，活化再生方便，应此是使用最为广泛的脱水方式。
当硅胶吸附水份之后，会由天蓝色变为粉红色，应当及时更换。
还有一种是变压吸附净化系统，这个和刚才介绍的氮气发生器中的变压吸附是一样的。
最后一种是钯薄膜净化系统，原理是利用高温下只有氢原子，才能穿透钯银合金薄膜的特性来进行净化，当氢原子穿透钯银合金薄膜之后，单原子氢重新组合为双原子氢气，据说这种方法可以产生超高纯度氢气。
最后是空气发生器，一般作为助燃气，当然您有阀装置之类的，可以使它作为驱动气。
空气发生的工作流程为，环境空气经压缩机压缩进入储气罐，再由储气罐经过净化器之后，通过稳压阀输入到气相色谱中。
原理很简单，但是曾经被要求用木工用的气泵给气相供气，还是惊到我了，都没敢接这个活，希望他们公司还健在。
这里介绍两种常见的压缩机类型，转子式压缩机和涡旋式压缩机。
滚动转子式压缩机是一种容积型回转式压缩机，其原理是偏心轴带动滚动转子在泵体中旋转，从而压缩空气。
涡旋压缩机是一种容积式压缩的压缩机，压缩部件由旋转涡旋盘和固定涡旋盘组成。
偏心轴带动旋转涡旋盘，使旋转盘在固定盘中转动，从而压缩空气。
空气发生器的气体来源是实验室，这部分空气来源可能含有较多的有机化合物，因此产生的压缩空气品质上并不能满足实验室的需求。
另外空气压缩机标称无油，但是实际上使用常规压缩机，压缩机后部的净化装置并不能完全除去其中的油雾，所以空气压缩机的进口处安装油雾过滤器，除去压缩机的空气来源中的油雾类物质。
或者购买零级空气发生器，它的原理是，在含有铂钯载体的加热催化器中，对压缩空气中的碳氢化合物进行催化裂解，将碳氢化合物转化为二氧化碳和水蒸气，从而产生低于0.1ppm碳氢化合物的零级空气。
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