介紹一下VICI氣體純化器的工作原理

VICI 氣體純化器的核心工作原理是通過特定的純化介質與氣體中的雜質發生物理吸附或化學反應，將雜質截留或轉化為無害物質，從而得到高純度氣體。其設計會根據目標去除的雜質類型（如水分、氧氣、碳氫化合物等）和氣體種類（如載氣、反應氣），匹配針對性的純化技術，確保雜質被精準、高效去除（通常可將雜質含量降至 ppb 級，即 10??級別以下）。以下是其主流純化技術的具體工作原理，按常見雜質類型分類說明：

一、針對 “水分（H?O）" 的純化原理：物理吸附

氣體中的微量水分是最常見的雜質之一，VICI 主要通過高選擇性吸附劑實現脫水，核心是 “物理吸附"（利用吸附劑表面的孔隙結構與水分子的分子間作用力，將水分截留），常用吸附劑包括：




• 分子篩（Molecular Sieve）：如 3?、4? 型分子篩，其晶體結構具有均勻的微孔（孔徑約 0.3-0.4nm），僅允許水分子（直徑約 0.28nm）進入孔道，而其他氣體分子（如 N?、He、H?等，直徑通常＞0.3nm）無法進入，從而實現 “分子篩分" 式脫水。
  優勢：吸附容量大、脫水效率高，可將氣體含水量降至**＜1ppb**，且在常溫下即可穩定工作，適合大多數載氣（如 GC 載氣 He、N?）的脫水。

• 無水氯化鈣 / 硫酸鎂：部分入門級型號會使用這類干燥劑，通過自身的強吸水性（化學性質穩定，不與目標氣體反應）吸附水分，但吸附容量和精度低于分子篩，更適合對水分要求稍低的場景。




工作過程：待純化氣體從入口進入純化器后，首先流經分子篩填充層，水分子被分子篩微孔吸附固定，脫水后的氣體則從出口流出；當吸附劑達到飽和后，部分可再生型號可通過 “加熱吹掃"（如通入干燥惰性氣體并升溫至 200-300℃）將吸附的水分脫附，使吸附劑恢復活性，實現重復使用。

二、針對 “氧氣（O?）" 的純化原理：化學吸附 / 催化反應

氧氣會干擾痕量分析（如 GC-ECD 檢測）、破壞催化劑活性，VICI 主要通過化學吸附劑或催化反應去除氧氣，核心是 “將氧氣轉化為固體化合物截留"，常用技術包括：




• 金屬基化學吸附（如銅基、鋯基吸附劑）：
  以銅基吸附劑為例，其主要成分為 “活性銅（Cu?或 Cu?）"，在常溫或低溫（＜100℃）下，氧氣會與活性銅發生氧化反應：2Cu + O? → 2CuO，生成的 CuO 為固體，會附著在吸附劑表面，從而將氧氣從氣體中去除。
  鋯基吸附劑（如鋯鋁合金）則反應活性更高，可在更寬的溫度范圍內與 O?反應生成 ZrO?，且吸附容量大，能將氧氣含量降至**＜0.1ppb**，適合對氧氣極敏感的場景（如半導體制造、超純氣體純化）。

• 催化還原反應（針對含還原性氣體的場景）：
  若待純化氣體本身含還原性成分（如 H?），VICI 會在純化器中設置 “催化劑層"（如鈀催化劑），在常溫下催化 O?與 H?發生反應：2H? + O? → 2H?O，生成的水分再通過后續的分子篩脫水模塊去除，實現 “氧氣 + 水分" 的同步純化。
  優勢：無需額外添加吸附劑，利用氣體自身成分完成除氧，適合 H?、NH?等還原性氣體的純化。

• 三、針對 “碳氫化合物（C?H?，如甲烷、乙烷）" 的純化原理：催化氧化

碳氫化合物會干擾 GC/GC-MS 的基線（導致雜峰），VICI 主要通過催化氧化技術將其轉化為無害的 CO?和 H?O，再通過后續模塊去除產物，具體過程：




1. 催化氧化反應：純化器內填充 “貴金屬催化劑"（如鉑 Pt、鈀 Pd），在一定溫度（通常 150-300℃，需加熱模塊輔助）下，催化劑會激活碳氫化合物與氧氣的反應：
   C?H? + (n + m/4)O? → nCO? + (m/2)H?O
   （注：若氣體中氧氣含量不足，部分型號會內置 “微量氧氣補充裝置"，確保反應）。

2. 產物去除：反應生成的 CO?和 H?O，會流經后續的 “堿性吸附劑（如 NaOH、CaO）" 和 “分子篩"：

• 堿性吸附劑通過化學反應（CO? + 2NaOH → Na?CO? + H?O）截留 CO?；

• 分子篩則吸附生成的 H?O，最終得到無碳氫化合物的純氣體。
  該技術可將碳氫化合物含量降至**＜0.1ppb**， GC-MS 痕量分析的需求。

• 四、針對 “酸性氣體（如 CO?、HCl、SO?）" 的純化原理：化學吸附

酸性氣體會腐蝕氣路、污染樣品，VICI 主要通過堿性吸附劑的化學吸附作用去除，核心是 “酸堿中和反應"：




• 常用吸附劑：氫氧化鈉（NaOH）、氫氧化鈣（Ca (OH)?）、活性氧化鋁（Al?O?，兼具吸附與中和作用）；

• 反應示例：

• 去除 CO?：CO? + 2NaOH → Na?CO? + H?O（生成的 H?O 由后續分子篩去除）；

• 去除 HCl：HCl + NaOH → NaCl + H?O（生成的 NaCl 為固體，留在吸附劑中）；

• 優勢：反應迅速、選擇性高，可將酸性氣體雜質降至**＜1ppb**，適合生物樣品分析、材料合成等酸堿敏感場景。

實際應用中，VICI 氣體純化器通常采用 “多純化模塊串聯" 設計，針對復雜雜質組合實現 “一站式純化"，典型流程如下：




1. 預處理（可選）：若氣體中含大量粉塵或液態雜質，先經過 “過濾模塊"（如 0.22μm 濾芯）去除，避免堵塞后續純化介質；

2. 定向除雜：根據目標雜質順序，依次流經對應純化模塊（如：先除水→再除氧→最后除碳氫化合物 / 酸性氣體）；

3. 穩壓輸出：純化后的高純度氣體流經 “壓力穩定模塊"（如穩壓閥），確保出口氣體壓力穩定（避免壓力波動影響下游設備，如 GC 檢測器）；

4. 狀態監測（型號）：部分型號內置 “雜質傳感器"（如水分傳感器、氧氣傳感器）和顯示屏，實時監測出口氣體純度，當純化介質接近飽和時發出 “更換 / 再生提示"

VICI 氣體純化器的原理設計始終圍繞 “場景適配"：




• 針對不同氣體（如 He、N?、H?、Ar），選擇不與其反應的純化介質（如純化 H?時不使用氧化型吸附劑，避免 H?被消耗）；

• 針對不同雜質組合，靈活調整模塊順序（如分析用載氣常采用 “除水→除氧→除碳氫" 的順序，而工業保護氣可能優先除氧→除水）；

• 部分型號支持 “再生功能"（通過加熱、吹掃等方式恢復吸附劑活性），降低使用成本，同時保證長期純化穩定性。