许多分析实验室都会用到氮气，常见氮气供气来源包括气瓶和氮气发生器。作为更便捷、更安全的供气方式，氮气发生器在诸多实验室都有不可或缺的作用，可为质谱等需要高纯度氮气的仪器提供气体流动。

一、氮气发生器的工作原理

空气中氮气的占比约为78%，氧气约为21%。氮气发生器以空气为原料，经过过滤、干燥等步骤后，将氮气与氧气分离，产生纯度达到使用标准的氮气。膜分离技术与变压吸附技术是两种主要的制氮技术。

膜分离技术，是将压缩空气通过中空的纤维膜管束，其中氧气、二氧化碳等成分渗透率快，会通过高压内侧纤维壁向低压外侧渗出，排到大气中去；氮气渗透率小，会富集在高压内侧，氮气被收集后，经过一系列净化，输送到应用设备，从而实现氧——氮分离。

（膜分离技术示意图）

变压吸附技术，是指氮气发生器以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，由于氧气和氮气的气体分子直径不同，碳分子筛会吸附氧气，但氮气不会被吸附，从而被分离。

（变压吸附技术示意图）

二、氮气发生器的维护保养

1. 为什么要做维护？

氮气发生器的工作原理是将空气进行过滤、分离等，过滤器的作用是除水、除尘、除油、除有机气体，如果滤芯长期不更换，杂质积聚，会影响其过滤能力。

以氮气发生器中含有的除烃滤芯为例，其作用是过滤烃类有机物。如果长时间不做维护，除烃滤芯未及时更换，有机物无法去除干净，可能影响分析数据，甚至对仪器设备造成污染、腐蚀，影响仪器的使用寿命。

此外，空压机是高速运转的部件，轴承和密封圈在工作中易被磨损，需定期进行检查和更换，避免停机风险，影响实验进度。

值得注意的是，定期维护保养，不仅仅是为了氮气发生器本身，更重要的是保证后端质谱设备的维护保养周期，以及保持性能稳定，从而保护与延长设备使用寿命。

2. 多久应做一次维护保养？

氮气发生器的维护保养频率与用气量、使用环境相关，按照正常的工作时间（5天/周*8小时/天），通常建议维护周期为8-12个月。

如果实验室环境不理想，或者氮气发生器工作量很大，则可视情况缩短维护周期，比如每半年维护一次。

那么，用气量很小，或者氮气发生器工作频率很低，是否不需要维护呢？并非如此。因为耗材存放时间过长会影响性能，以及零部件的自然老化，也需要维护来保持仪器性能，建议最好不超过两年维护一次，空压机建议至少每三年检查维护一次。

当服务灯闪烁时，则提示仪器需要维护，可联系专业工程师处理。

3. 维护保养主要包括哪些内容？

对于氮气发生器的维护，主要有这几点：检查及更换易损件，检查及更换耗材，检查及维护使用环境。

1）检查及更换易损件

定期检查并更换压力阀、气路和接口、排气阀等易损部件；

定期检查空压机密封圈、膜片磨损情况及空压机润滑情况，没有膜片和密封圈的包裹，将造成空压机的损坏；如润滑油消耗流失太多，需及时加润滑油，若是无油，压缩机则需要定期更换压缩包。

2）检查及更换耗材

检查进口除尘滤芯的除尘效果，滤芯如已脏污，将影响进气效果，则应及时更换，以保证进气效果；

检查滤水滤芯除水情况，倒出过滤瓶内积水，如果滤芯已脏污，应及时更换，否则空气中的水分易损坏氮气膜；

检查碳氢滤芯，如滤芯脏污，应及时更换，避免杂质堵塞氮气膜。

硅胶、去离子柱等也属氮气发生器的耗材，需定期检查及时更换。如：当干燥管中的变色硅胶50%发生变色时，应更换内部填料；

3）检查及维护使用环境

确认环境是否适宜，温度保持在25~30 ℃，湿度小于60%； 

实验室经常通风，可以大大减少挥发性物质的污染。

三、日常使用注意事项

一方面做好氮气发生器的维护保养，另一方面在日常使用时多加注意，可以让仪器性能得到更好的保护，减少故障问题的困扰。以下这些使用注意事项，可做参考。

注意事项

1、确认实验室范围内无灰尘和挥发性有机物暴露，发生器近前无冷凝水产生；

2、使用氮气发生器前，需检查进风口有无堵塞；

3、仪器内置空压机活塞的密封圈使用有寿命，在使用完后，要及时关闭仪器；

4、在未接空气源时，勿空载运行仪器；

5、定期检查空压机储气罐的排污口是否有堵塞，散热孔处是否有遮挡，需及时排水；

6、变色硅胶是否及时更换，再生；

7、更换变色硅胶后，干燥管上下两端密封有无漏气；

8、更换变色硅胶绝对不能带压操作；

9、准备备用气路，当氮气发生器出现故障，样品又急需处理时，可暂用钢瓶气路；

10、实验结束后，切断电源，长按仪器的排水按钮，直到储气罐中的余气基本排空。

四、常见问题与故障解决

漏气，压力异常

漏气是比较常见且对实验室安全造成隐患的，若氮气泄漏，可造成空气中氧气含量的快速降低。当氧气含量降到18%以下，就有可能损害实验室人员的判断力和体能；当氧气含量降到11%以下，会严重危害人员健康。

如果发现氮气泄漏，可检查氮气发生器的管道连接是否紧固、密封件是否需要更换。

氮气纯度降低

若发现氮气纯度降低，可首先排除漏气原因，检查是否存在泄漏，封闭或修复泄漏点。

排除漏气原因后，氮气纯度还未得到改善，可检查一下空气过滤器是否需要更换，要确保过滤器能够有效去除杂质；还可检查分离器和吸附剂是否需要更换。

那么，氮气发生器纯度是不是越高越好呢？

其实不然，以质谱为例来说，氮气发生器的纯度只需满足质谱离子源的要求即可。纯度越高，空氮比越大，也就意味着空压机消耗的空气量越大，从而会加重空压机负荷，缩短空压机寿命。   

仪器温度过热

可检查通风系统是否在正常工作，确保良好的散热效果；检查冷却系统是否正常运行，还应注意周围环境温度是否过高。

压缩机启动间隔时间短

可对干燥管进行检查，查看干燥室两端、密封垫是否有裂纹（PS:密封垫不能粘连棉花、碎硅胶颗粒）；还可检查稳压阀、各管道连接点及输出连接点是否漏气。