赵鑫
浙江曙光医疗器械制造有限公司
1.概述
分子筛式制氧机是指以变压吸附(PSA) 技术为基础，从空气 中提取氧气的新型设备。其利用分子筛物理吸附和解吸技术 在制氧机内装填分子筛，在加压时可将空气中氮气吸附，剩
余的未被吸收的氧气被收集起来，经过净化处理后即成为高
纯度的氧气。具体工作过程为压缩空气经空气纯化干燥机净
化后，通过切换阀进入吸附塔。在吸附塔内，氮气被分子筛
吸附，氧气在吸附塔顶部被聚积后进入氧气储罐，再经除异
味、除尘过滤器和除菌过滤器过滤即获得合格的医用氧气。
2.制氧原理
2.1.吸附剂氧分子筛氧气过滤器
分子筛是一种晶状铝硅酸盐，其原子按
一定的形状排列，基本结构单元是四个
氧阴离子围绕一个较小的硅或铝离子而
形成的四面体。钠离子或其它阳离子的
作用是补充铝氧四面体正电荷的不足。
四个氧阴离子的每一个，又都分被另一
个铝氧或硅氧四面体共用，使晶格作三
维延伸。晶格中暴露的阳离子使分子筛
具有更强的吸附能力，这些阳离子起着局部强正电荷格点的作用，对极性分子的阴端进行静电吸引，分子的偶极矩越大，被吸引和吸附得越牢。在阳离子上的局部强正电荷的影响下，分子会受到电磁感应而产生偶矩。氧和氮都具有四极矩，但氮的四极矩（0.3ã）比氧（0.1ã）比大得多。因此，氮原子与阳离子之间的作用力较强，而被优先吸附。当有压力时，分子筛会吸附较多的氮原子；当减压时，分子筛会将吸附的氮原子释放出来（称为解吸）。
家庭制氧用分子筛一般用13X（NaX）型和5A（CaA）型。13X的氧气吸收率为47%，5A的氧气吸收率为54%。还有更高吸收率的CaX型（71%）、LiX型（82%），但成本太高。
2.2.微型PSA吸附工艺
是一种加压吸附常压解吸制氧工艺，因耗电量高，适用于小型制氧装置。又分为产品气压低于0.2MPa及高于0.2MPal两种工艺流程。
家庭制氧采用气压低于0.2MPa的吸附工艺，其工作原理框图如下：
工作原理
如上图所示，采用Skarstrom循环两床（即两个分子筛塔）制氧机形式，工作过程如下:
空气经过滤器进入压缩机，压缩空气通过旋转分离阀进人吸附器A、B进行吸附分离，控制系统控制分离阀改变吸附周期，以及分配进气和排气流动方向。以过程中一个循环为例（见图2），压缩空气进人吸附器A，此时旋转阀门FA1、FA2打开，FB1、FB2关闭，空气中的氮气被吸附到吸附器内的分子筛
中，氧气通过吸附器顶端三通流出，一部分用于反吹处于解吸状态的吸附器B，另一部分经过精筛塔和流量计输出。当吸附器A中分子筛达到吸附饱和临界状态前，控制器将阀门FA1、FA2关闭，FB1、FB2打开，见图3，进气被切换到吸附器B，同时对吸附器A减压解吸，解吸气（废气富氮）经分离阀排出。吸附器B工作过程同吸附器A完全相同，二者交替工作完成连续生产氧气。
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