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LCMS推动气体发生器市场快速发展 两大技术占主流

2019.8.22
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Sabrina_刘

致力于为分析测试行业奉献终身

  液质(LCMS)的运行需要氮气源源不断的供应,不仅离子源区要靠较高的氮气流来保证快速去溶剂化、降低污染,而且有些质谱产品的碰撞室也使用氮气。

  早期液质联用的用户还在用氮气钢瓶、液氮罐,虽然初始购置成本较低,但LCMS运行时动辄需要每分钟几十升的氮气,用氮气钢瓶少则1-2天,多则半天就需换一瓶;液氮罐换起来也必须喊专人上门,即使不用了液氮罐的氮气也会自然消耗,也是十几天就要换一瓶。所以既然花了上百万甚至几百万买来液质,再花十几万银子买台氮气发生器不是难事,换来的是将来使用的一劳永逸:只需分离空气就能源源不断地产生氮气。氮气发生器已成为大多数液质联用使用者的选择。按照每年2000余台的液质联用购置量,以及为原有液质联用仪配置发生器,氮气发生器的市场近年来稳步增长。

  液质用的氮气发生器还是颇有些技术含量滴,因为要能提供每分钟几十升甚至上千升稳定的氮气流速,所以最初都是进口厂家来提供技术,比如:毕克(英国)、东宇(日本)、F-DGSi(法国)等;近年来国内析维的技术越来越好,也获得了很多用户的青睐。

  由于液质用氮气发生器的推动力,现在很多仪器如:ELSD、NMR也使用氮气发生器。此外,用户体验过高品质的氮气发生器后,也希望购买高品质的氢气发生器。上述这些企业也推出了氢气发生器,可用于气相色谱、气质联用等产品;虽然相比早期国内几千元的氢气发生器贵了许多,但是品质高、体验好。FT-IR、TOC等产品需要零级空气、除去CO2的空气,也倾向于购买高品质零级空气发生器。有一些场合需要低温液氮,专业厂家还将产生的氮气在线冷冻储存于杜瓦瓶中,源源不断地提供低温液氮。

  分析测试百科网对市场上氮气发生器主要的两大技术,以及氢气发生器和主要的代表性厂商进行简要解析:

氮气发生器两种主流技术

  氮气发生器的代表性技术有两种:

技术膜分离PSA
原理利用快慢气差异,
分离氮气及氧气
利用分子大小差异,
分离出氮气及氧气
技术压缩空气通过中空纤维膜,由于不同气体分子直径不同,当空气通过膜的时候,分子直径较小的氧气、二氧化碳和水蒸汽会通过中空纤维膜管道上的小孔,进而排到大气中去。以碳分子筛(CMS)为吸附剂,采用常温下变压吸附原理(PSA)分离空气制取高纯度的氮气。
纯度99.5%99.999%
特色仪器购置成本相对低,维护容易分子筛寿命长、纯度更高
代表厂家毕克(PEAK)、析维、镤镦TOUDENKI(日本东宇)、F-DGSi、Claind、Parker

  膜分离技术:压缩空气强制通过中空纤维膜,氮气、氧气、二氧化碳、水蒸汽和微量惰性气体根据不同的扩散性系数具有选择性渗透。这种技术结构简单、稳定性高、效率高,纯度能达到99%以上。代表厂家是毕克气体和国内的析维。

  变压吸附(PSA):利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。通常是两个分子筛并联,交替进行加压吸附和解压再生。PSA技术的好处是纯度高,纯度可达到99.99%以上;使用寿命长;填补了膜技术在极端条件(如高原条件)下不能使用的空白。PSA技术相对膜分离技术的仪器成本较高,但是后期的维护成本低,且纯度更高,对于除油和除水过滤器要求也更高。代表厂家是东宇电机和F-DGSi。

  综上所述,上述两种技术各有千秋。市场上,市场先行者毕克一直主打膜分离技术,析维也采用膜分离技术,不过毕克的大流量i-Flow系列也采用PSA技术;东宇和F-DGSi作为市场挑战者,主打PSA技术。下文要介绍的企业在全球都已售出数万或数十万套,也都满足了可靠性的要求。

氮气发生器发展趋势

  在氮气发生器刚出现时,大多数发生器企业都推出了针对不同质谱厂家、不同机型的各种型号;所以,您会看到机型的型号都是专用于某某型号的LCMS。但目前的趋势是,这些发生器企业的新一代机型都更普适性,一种机型适用于多种LCMS型号。另一种趋势是:更加小巧、更加节能、噪音更低。

  从各家的型号来看,有整体式(含空压机)的型号,也有分体式(另配空压机)的型号。毕克和F-DGSi还提供液氮发生器。

气体发生器主要厂商介绍

  下面小编就几家气体发生器的代表厂家进行简单介绍:

  毕克气体(PEAK)

  毕克气体(PEAK)是气体发生器领域的开拓者,在中国的年销量达1000台以上,市场占有率遥遥领先。毕克的主力机型Genius和Infinity系列,主要是膜分离技术,实现了稳定的大流量的气体,效率快。另外,毕克也出品基于PSA技术的i-Flow机型,主要用于更大流量的情况,比如一台发生器向多台LCMS供气。

  毕克最大的成功是:与全球几大知名GC和LCMS仪器厂商合作,诸多产品会经过他们的官方认证。大多数质谱仪器原厂商的质谱销售列表中,已经包括了毕克的机型,这意味着质谱原厂对毕克产品进行了直接的推荐。所以借助各质谱厂家的销售渠道,在质谱用户首次购买新机时,选择毕克的概率较高。

Genius XE系列氮气发生器

  最新的Genius XE系列是在畅销的Genius系列的成功上设计的,Genius XE具有了更加尖端的创新和升级,将先进的技术、精妙的设计和强大的功能完美结合,相较于上一代Genius氮气发生器,尺寸更小,更加静音,也更加美观。

  Genius XE采用MSP技术,确保实验室级的氮气纯度;可触摸屏为用户提供彩色操作界面,同时配备在线监测和系统诊断功能;ECO技术有助于降低能耗,提高空压机使用寿;氮气按需供给,全天候不间断供气。Genius XE有XE35(流量高达35L/min)和XE70(流量高达70L/min)两种型号,为高性能的LC-MS和其它对性能以及稳定性有高要求的实验室应用提供最优的一体式独立的氮气解决方案。

  GENIUS XE 35氮气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/21311/

  GENIUS XE 70氮气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/19593/

  此外,前一代Genius系列机型几乎为市场上各个机型的液质产品做了定制。而Infinity系列机型专为已有外接空气气源的实验室设计研发,完全静音操作,多型号选择,具有比Genius系统流量大得多的型号。

Precision 氢气发生器

  相较于氮气发生器,市场上各种高品质的氢气发生器均为直接电解水产生,没有碱液,没有腐蚀问题;然后通过质子交换膜产生氢气。由于氢气是易燃气体,所以相对于氮气发生器,它还带来更多的安全益处,实验室再也无需摆放可怕的氢气钢瓶。

  毕克家的氢气发生器型号为Precision,分为Standard系列和Trace系列。Standard系列主要为需要氢气作燃烧气的GC检测器设计,比如FID检测器。Trace系列氢气发生器主要为GC和GC-MS载气而设计,也可用作检测器的燃烧气。一台发生器可同时为多台GC或多个GC检测器提供气源,而且流量可调,以满足不同实验室的用气需求。Peak Precision氢气发生器采用质子交换膜技术,电解去离子高纯水制氢气,同时采用有效的过滤技术产生高纯氢气。Precision氢气发生器也可用于ICP-MS的碰撞气,同时Precision Hydrogen Trace还可用于反应气。

  Precision氢气发生器独有的安全配置确保您使用时的安全,与钢瓶相比更安全、更可靠、更方便。

  PRECISION HYDROGEN TRACE 500氢气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/19541/

  析维

  国产氮气发生器市场占有量第一的上海析维医疗科技有限公司成立于2007年,并于同年研发生产出第一代分体式氮气发生器。

  析维氮气发生器更加适合中国国情,除水除尘能力强;析维氮气发生器采用日立专供的空气压缩机,使用寿命更长,维护成本更低;另外,析维作为国产厂家,对用户的售后服务非常重视,响应速度快;只要客户正常定期维护气源部分,氮气膜都可以提供免费的十年质保。

  析维氮气发生器主要采用的技术是膜处理技术,去年也推出了PSA技术。代表性的产品是:UTAB 系列整体式氮气发生器(膜处理)和BIO-HN 系列整体式氮气发生器(PSA)。

UTAB系列整体式氮气发生器

  UTAB 系列整体式氮气发生器是小到能收纳到桌子底下的发生器,进口品牌双空压机配置,延长设备的使用寿命并增强其稳定性。具有功能足、品质好、机身巧等特点,UTAB 系列是析维专为 LC-MS 研制,可满足各大质谱品牌所有型号质谱仪的用气需求。

  一体机UTAB氮气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/21609/

BIO-HN系列整体式氮气发生器

  BIO-HN系列整体式氮气发生器利用 PSA 制氮技术,可以为GC/GCMS、ELSD/CAD提供高纯氮气。具有稳定可靠的空压系统,进口品牌无油空气压缩机。采用PSA制氮技术,并选用碳分子筛,氮气纯度高且稳定。采用自主开发的控制器集成控制,仪器的稳定性、可靠性取得进一步保障。内置冷冻式干燥机的整体式氮气发生器,在同类产品中具备较高的除水效能。移动轻巧,平稳,无噪音。

  BIO-HN系列整体式氮气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/23855/

  TOUDENKI(日本东宇)

  东宇电机股份有限公司在日本京都生产氮气发生器已有30年历史,专门研制开发和制造PSA变压吸附制氮气体设备,早期是做工业用的大体积氮气发生器,后因质谱仪市场的迅猛增长,开始研制小体积氮气发生器。

  东宇电机的氮气发生器具有实时纯度监测系统,能够避免灵敏度降低、毛细管损坏;PSA技术让分子筛零更换。MINI和TKH是东宇电机目前主推的两款机型:

  MINI适用于气相色谱、蒸发光检测器等,特点是体积小、噪声低、免排水、纯度高达99.9995%。

  东宇Micro mini迷你氮气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/5419/

  TKH适合集中供气,特点是8寸全彩触屏、可远程监控、有运转履历记录,可归档完善数据完整性,有实时纯度、流量、压力监测。机台稳定、功能完善、外观美观大气,售后维护成本低。此系列机型可1拖3~1拖15。

  东宇TKH 大流量系列氮气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/5418/

  F-DGSi(法德赛)

  法国F-DGSi(法德赛)气体工厂是实验室气体发生器专业供应商,具有15年以上的气体发生器专业服务经验,主要产品有氮气发生器、氢气发生器和液氮发生器(液氮发生器CRYOGEN)。现由北京绿绵科技有限公司负责该类仪器在中国的技术服务。F-DGSi气体发生器主要技术是变压吸附(PSA)技术。

  和毕克一样,F-DGSi最初的型号是针对各种质谱型号的机型,最近也推出了普适性更强的氮气发生器机型:CALYPSO和COSMOS,前者比后者流量更大、专用于LCMS。氢气发生器的新型号也是COSMOS系列。除了采用PSA技术、触摸屏、小巧,F-DGSi的发生器系列还带有远程诊断功能,法国总部的工程师可以直接诊断产品,帮助更快地维修维护产品。这在中国应被称为是NB的“物联网”技术吧。

  F-DGSi的氮气发生器还具有独特的压力反馈控制技术,如CALYPSO DS 系列,采用独特的外置 300L 的储氮罐压力反控技术,在保证持续稳定供应氮气的同时,让空压机间歇性的停机休息,延长使用寿命和维护周期,节省实验室维护成本。

CALYPSO DS 系列

独有的压力反馈控制技术

  双步变压技术

  双步变压技术降低空气源必须高压的要求,两台压缩机同步工作,分级提升压力至 8 bar,这样能保证压缩机在低负荷下运转,延长使用使命。此外,双步变压技术还能确保即使在高海拔的空气稀薄地区也可以供应稳定流速的氮气。

  CALYPSO DS 系列氮气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/24225/

COSMOS MF.H2超纯氢气发生器

  COSMOS MF.H2氢气发生器采用钛质子交换膜技术(PEM),纯度可达到99.99999%,露点可低至-70℃,氧含量低于0.1ppm。COSMOS MF.H2拥有最全面的电子监控系统,仪器装有多个压力传感器,监测氢气是否泄漏,极大保证了实验室的安全。可以用于GC、GC/MS的载气、ICP-MS的反应气,以及GC检测器的燃烧气。

  COSMOS MF.H2氢气发生器:https://www.antpedia.com/instrument/24202/

  以上信息仅部分厂家信息,或有不足之处,欢迎更多气体发生器厂家提供信息,后续分析测试百科网将持续补充。

  联系人:崔永振

  电话:010-84839035-215

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本文中所提到的厂商

文章提到仪器

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