Sauerstoffkonzentratoren mit Druckwechseladsorptionstechnologie (PSA) werden häufig zur Sauerstoffversorgung im Gesundheitswesen eingesetzt, insbesondere dort, wo flüssiger oder unter Druck stehender Sauerstoff zu gefährlich oder unbequem ist, z. B. zu Hause oder in tragbaren Kliniken. Für andere Zwecke gibt es auch Konzentratoren, die auf der Stickstofftrennmembrantechnologie basieren.Ein Sauerstoffkonzentrator saugt Luft an und entfernt Stickstoff daraus, so dass ein mit Sauerstoff angereichertes Gas für Menschen übrig bleibt, die aufgrund ihres niedrigen Sauerstoffgehalts im Blut medizinischen Sauerstoff benötigen. Sauerstoffkonzentratoren bieten eine wirtschaftliche Sauerstoffquelle in industriellen Prozessen, wo sie auch als Sauerstoffgasgeneratoren oder Sauerstofferzeugungsanlagen bezeichnet werden.
Druckwechsel adsorptionEdit
Diese sauerstoff konzentratoren nutzen eine molekulare sieb zu adsorbieren gase und bedienen auf die prinzip der schnellen Druckwechseladsorption von Luftstickstoff an Zeolithmineralien bei hohem Druck. Diese Art von Adsorptionssystem ist daher funktionell ein Stickstoffwäscher, der die anderen atmosphärischen Gase passieren lässt, wobei Sauerstoff als Primärgas verbleibt. Die PSA-Technologie ist eine zuverlässige und wirtschaftliche Technik für die Sauerstofferzeugung im kleinen bis mittleren Maßstab. Kryogene Trennung ist besser geeignet bei höheren Volumina und externe Lieferung in der Regel besser geeignet für kleine Volumina.
Bei hohem Druck adsorbiert der poröse Zeolith aufgrund seiner großen Oberfläche und seiner chemischen Eigenschaften große Mengen Stickstoff. Der Sauerstoffkonzentrator komprimiert Luft und leitet sie über Zeolith, wodurch der Zeolith den Stickstoff aus der Luft adsorbiert. Es sammelt dann das restliche Gas, das hauptsächlich Sauerstoff ist, und der Stickstoff desorbiert aus dem Zeolith unter dem zu entlüftenden Unterdruck.
| I | compressed air input | A | adsorption | |
|---|---|---|---|---|
| O | oxygen output | D | desorption | |
| E | exhaust |
An oxygen concentrator has an air kompressor, zwei mit Zeolithpellets gefüllte Zylinder, ein Druckausgleichsbehälter und einige Ventile und Rohre. Im ersten Halbzyklus erhält der erste Zylinder Luft vom Kompressor, die etwa 3 Sekunden dauert. Während dieser Zeit steigt der Druck im ersten Zylinder von atmosphärisch auf etwa das 2,5-fache des normalen Atmosphärendrucks (typischerweise 20 psi / 138 kPa Manometer oder 2,36 Atmosphären absolut) und der Zeolith wird mit Stickstoff gesättigt. Wenn der erste Zylinder im ersten Halbzyklus nahezu reinen Sauerstoff erreicht (es gibt kleine Mengen Argon, CO2, Wasserdampf, Radon und andere geringfügige atmosphärische Komponenten), öffnet sich ein Ventil und das mit Sauerstoff angereicherte Gas strömt zum Druckausgleichsbehälter, der mit dem Sauerstoffschlauch des Patienten verbunden ist. Am Ende der ersten Hälfte des Zyklus erfolgt eine weitere Ventilstellungsänderung, so dass die Luft vom Kompressor zum zweiten Zylinder geleitet wird. Der Druck im ersten Zylinder sinkt, wenn sich der angereicherte Sauerstoff in das Reservoir bewegt, wodurch der Stickstoff wieder in Gas desorbiert werden kann. Halbwegs durch die zweite Hälfte des Zyklus, gibt es eine andere Ventilpositionsänderung, zum des Gases im ersten Zylinder zurück in die umgebende Atmosphäre zu entlüften und hält die Konzentration des Sauerstoffs im Druckausgleichsbehälter vom Fallen unter ungefähr 90%. Der Druck im Sauerstoff aus dem Ausgleichsbehälter liefernden Schlauch wird durch ein Druckminderventil konstant gehalten.
Ältere Geräte radelten mit einer Dauer von etwa 20 Sekunden und lieferten bis zu 5 Liter pro Minute 90+% Sauerstoff. Seit etwa 1999 sind Geräte verfügbar, die bis zu 10 lpm liefern können.
Es gibt klassische Zweibett-Molekularsieb-Sauerstoffkonzentratoren sowie neuere Mehrbett-Molekularsieb-Sauerstoffkonzentratoren. Der Vorteil der Mehrbett-Molekularsiebtechnologie liegt in der erhöhten Verfügbarkeit und Redundanz, da die 10 lpm-Molekularsiebe auf mehreren Plattformen gestaffelt und multipliziert werden. Damit können lpm-Werte bis zu 960 lpm und mehr realisiert werden. Die Anlaufzeit (Zeit, die der Konzentrator benötigt, um Sauerstoff zu produzieren >90% nach dem Einschalten) von Multi-Molekularsieb-Sauerstoffkonzentratoren ist oft weniger als 2 Minuten und viel kürzer im Vergleich zu einfachen Zwei-Bett-Molekularsieb-Sauerstoffkonzentratoren. Dieser Vorteil wird häufig in mobilen Notfallanwendungen benötigt. Die Möglichkeit, Standard-Sauerstoffflaschen (z.B. 50 l bei je 200 bar = 10.000l) mit Hochdruckboostern zu befüllen, um ein automatisches Failover auf zuvor befüllte Reserveflaschen zu gewährleisten und die Sauerstoffversorgungskette z.B. im Falle eines Stromausfalls, wird mit diesen Systemen gegeben.
Membrantrennungbearbeiten
Bei der Membrangastrennung fungieren Membranen als durchlässige Barriere, die verschiedene Verbindungen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durchqueren oder gar nicht durchqueren.