一、什么是零级空气？

零级空气不是"一点杂质都没有的空气"，而是指碳氢化合物（主要是甲烷和其他挥发性有机物）含量极低的洁净空气。

行业标准：

零级空气（Zero Air）：碳氢化合物（以甲烷计）含量 ＜ 0.1 ppm

超零级空气（Ultra Zero Air）：碳氢化合物含量 ＜ 0.05 ppm

二、哪些仪器需要零级空气？

仪器

用途

标准要求

GC-FID

火焰离子化检测器的助燃气

碳氢化合物＜0.1ppm

TOC 分析仪

总有机碳测定的载气

碳氢化合物＜0.1ppm

GC-NPD

氮磷检测器辅助气

碳氢化合物＜0.1ppm

硫化学发光检测器（SCD）

助燃气

极低碳氢

氢火焰光度检测器（FPD）

助燃气

碳氢化合物＜0.1ppm

如果用一个带碳氢化合物残留的普通空气做 GC-FID 的助燃气，基线会不稳定，噪声增大，检测限变差。这对痕量分析来说是不可接受的。

三、普通空压机 + 过滤器 ≠ 零级空气发生器

很多实验室的思路是：空压机出气 → 冷干机 → 多级过滤器 → 仪器。这个方案的局限在于：

组件

能解决的

解决不了的

空压机

提供压缩空气

本身含油雾

冷干机

去除大量水分

对碳氢化合物无效

除油过滤器

去除油雾

仅大颗粒油雾

活性炭过滤器

吸附部分有机物

容量有限，需频繁更换

颗粒过滤器

去除颗粒

对气体成分无效

核心问题：普通过滤对气态碳氢化合物的去除能力非常有限。

四、零级空气发生器的工作原理

专业的零级空气发生器通常采用"预过滤 + 催化氧化 + 后处理"三级流程：

第一级：预过滤

除油、除水、除颗粒

确保进入催化床的气体洁净，避免催化剂中毒

第二级：催化氧化（核心技术）

气体通过高温催化床（通常 350-450°C）

在铂/钯催化剂作用下，碳氢化合物被氧化为 CO₂ 和 H₂O

氧化效率通常 ＞ 99.5%

催化床寿命：2-5 年（取决于进气碳氢含量）

第三级：后处理

冷却去水

精滤去除催化剂粉尘

可选：膜干燥进一步降低露点

五、零级空气发生器的核心指标

指标

达标值

碳氢化合物含量

＜0.1 ppm（以甲烷计）

GC-FID 基线噪声的关键

CO/CO₂ 含量

＜1 ppm

影响 TOC 分析

NOx 含量

＜0.1 ppm

影响 NPD/SCD

露点

≤-40°C

常规要求

输出流量

1-30 L/min

视仪器数量而定

催化床温度

350-450°C

影响转化效率

预热时间

30-60 分钟

达到工作温度的时间

六、选型建议

应用场景

特殊要求

1 台 GC-FID

1.5-3 L/min

碳氢＜0.1ppm

2-3 台 GC-FID

5-8 L/min

每增加 1 台约加 1.5-3 L/min

TOC 分析仪

2-5 L/min

额外关注 CO/CO₂

GC-FID + TOC 共用

5-10 L/min

终端独立减压阀

多台仪器集中供气

视具体情况

需专业管路设计

七、常见问题

Q：零级空气发生器可以用普通空压机供气吗？

A：可以，但前处理必须做好。油润滑空压机会产生大量油雾，加速催化床失效。建议用无油空压机并配置有效的预过滤。

Q：催化剂中毒了怎么办？

A：含硫、含卤素、含硅的化合物会使催化剂永久失活。一旦中毒，催化床需要整体更换。日常维护中定期更换活性炭过滤器是最好的预防手段。

Q：预热要半小时以上，怎么缩短？

A：让零级空气发生器保持 24 小时待机运行。到达温度后维持恒温的能耗不高（通常 50-100W），比每天重新加热更省电也更有利于催化床的寿命。

Q：碳氢化合物指标用什么仪器检测？

A：用配有 FID 的气相色谱仪，配合甲烷标准气体和"碳氢化合物总含量"的色谱方法进行检测。日常不方便自检的，可向厂家索取出厂检测报告。

i-Lab（楷来科技）A 系列零级空气发生器采用铂-钯双金属催化床，碳氢化合物含量稳定控制在 0.05 ppm 以下，催化床设计寿命超过 5 年。可根据实验室用气需求配置独立机型或与氮气发生器集成为一体机。