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家用PSA制氧機(jī)的工作原理

發(fā)布時(shí)間： 2021-12-05

概要： 制氧機(jī)原則上可分為電子制氧機(jī)、化學(xué)制氧機(jī)、富氧膜制氧機(jī)、PSA制氧機(jī)。前三種制氧機(jī)要么工藝復(fù)雜，要么由于能產(chǎn)生的氧氣濃度低而基本被廢棄。目前市場上比較有前景的是PSA制氧機(jī)，所以我們重點(diǎn)介紹PSA制氧機(jī)的原理。

制氧機(jī)原則上可分為電子制氧機(jī)、化學(xué)制氧機(jī)、富氧膜制氧機(jī)、PSA制氧機(jī)。前三種制氧機(jī)要么工藝復(fù)雜，要么由于能產(chǎn)生的氧氣濃度低而基本被廢棄。目前市場上比較有前景的是PSA制氧機(jī)，所以我們重點(diǎn)介紹PSA制氧機(jī)的原理。

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20世紀(jì)60年代，美國公司發(fā)現(xiàn)了一種具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的立方晶格鋁硅酸鹽化合物。這些微孔具有均勻的直徑，可以將小于其直徑的分子吸附到空腔中，對(duì)極性分子和飽和分子具有優(yōu)先吸附能力，從而分離不同極性、飽和度、分子大小和沸點(diǎn)的分子。簡單來說，它就像一個(gè)篩子，可以把大豆和土塊分開，但是大豆被空氣代替，所以這種化合物在工業(yè)上使用時(shí)被稱為分子篩。這種通過吸附分離空氣成分的過程稱為變壓吸附，是很多商家宣傳的PSA工藝。20世紀(jì)70年代，這項(xiàng)技術(shù)一次用于工業(yè)，但當(dāng)時(shí)的設(shè)備還是比較大的。

1985年，美國公司研制的一臺(tái)小型PSA制氧機(jī)，標(biāo)志著PSA技術(shù)開始小型化，也就是在這個(gè)時(shí)候，醫(yī)療器械行業(yè)的先驅(qū)們發(fā)現(xiàn)了這種設(shè)備。估計(jì)當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)這個(gè)小型PSA制氧機(jī)的小伙伴們發(fā)現(xiàn)寶藏時(shí)的心情可以用欣喜若狂來形容，因?yàn)橐郧搬t(yī)用氧氣只能通過低溫蒸餾來操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，設(shè)備也相當(dāng)龐大，而且由于純度限制，價(jià)格也很高。20世紀(jì)90年代初，醫(yī)用小型PSA制氧機(jī)產(chǎn)品開始出現(xiàn)。美國材料實(shí)驗(yàn)研究所于1993年發(fā)布了醫(yī)用小型PSA制氧機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國際標(biāo)準(zhǔn)組織于1996年發(fā)布了醫(yī)用小型PSA制氧機(jī)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

在PSA制氧機(jī)出現(xiàn)之前，醫(yī)用氧氣主要是通過低溫精餾獲得的，其氧氣中含有對(duì)人體有害的水分、二氧化碳、氣態(tài)酸堿、臭氧和碳?xì)浠衔?，很難分餾。如果氧氣含量低于99.5%，這些有害成分的含量就會(huì)增加。因此世界醫(yī)用氧氣標(biāo)準(zhǔn)和中國藥典規(guī)定醫(yī)用氧氣含量不應(yīng)低于99.5%。PSA制氧機(jī)會(huì)優(yōu)先吸附這些雜質(zhì)，因此其氧濃度不能達(dá)到99.5%，但可以用于醫(yī)療。其實(shí)醫(yī)院也用一定比例空氣的氧氣，因?yàn)榧冄鯇?duì)人體有害。20世紀(jì)90年代，國際衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)組織重新規(guī)定醫(yī)用分子篩制氧機(jī)的濃度標(biāo)準(zhǔn)為90%，但國內(nèi)醫(yī)用氧氣標(biāo)準(zhǔn)仍是以往蒸餾分離法的標(biāo)準(zhǔn)，這也是我國醫(yī)用PSA制氧機(jī)應(yīng)用不廣泛的很大原因。根據(jù)分子篩材料的種類很多，如沸石分子篩、碳分子篩等。

PSA制氧機(jī)具有在壓力下增加氮的吸附量，在減壓下降低吸附量的特點(diǎn)，因此沸石分子篩是常用的方法，它在壓力下吸附氮，在減壓下從分子篩中解吸氮，通過變壓吸附實(shí)現(xiàn)制氧。


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