Zuurstofconcentrators maken doorgaans gebruik van pressure swing adsorption (PSA) -technologie en worden op grote schaal gebruikt voor zuurstofvoorziening in toepassingen in de gezondheidszorg, met name wanneer vloeibare of onder druk gezette zuurstof te gevaarlijk of ongelegen is, zoals in huizen of in draagbare klinieken. Voor andere doeleinden zijn er ook concentrators op basis van membraantechnologie .
Een zuurstofconcentrator neemt lucht op en zuivert deze voor gebruik door mensen die medische zuurstof nodig hebben vanwege het lage zuurstofgehalte in hun bloed. Zuurstofconcentrators worden ook gebruikt om een economische zuurstofbron te leveren in industriële processen, waar ze ook bekend staan als zuurstofgasgeneratoren of zuurstofgenererende installaties . Zuurstofconcentrators maken gebruik van een moleculaire zeef om gassen te adsorberen en werken volgens het principe van snelle drukwisseladsorptie van atmosferisch stikstof op zeolietmineralen en vervolgens de stikstof te ontluchten. Dit type adsorptiesysteem is derhalve functioneel een stikstofwasinrichting die de andere atmosferische gassen doorlaat. Dit laat zuurstof achter als het primaire gas dat over is. PSA-technologie is een betrouwbare en economische techniek voor zuurstofproductie op kleine tot middelgrote schaal, met cryogene scheiding beter geschikt voor hogere volumes en externe toediening over het algemeen meer geschikt voor kleine volumes.
Bij hoge druk adsorbeert het poreuze zeoliet grote hoeveelheden stikstof, vanwege het grote oppervlak en het chemische karakter ervan. Nadat de zuurstof en andere vrije componenten zijn verzameld, daalt de druk waardoor stikstof kan desorberen.
Een zuurstofconcentrator heeft een luchtcompressor, twee cilinders gevuld met zeolietpellets, een drukvereffeningsreservoir en enkele kleppen en buizen. In de eerste halve cyclus ontvangt de eerste cilinder lucht van de compressor, die ongeveer 3 seconden meegaat. Gedurende die tijd stijgt de druk in de eerste cilinder van atmosferische naar ongeveer 2,5 maal de normale atmosferische druk (kenmerkend 20 psi / 138 kPa gauge, of 2,36 atm absoluut) en wordt het zeoliet verzadigd met stikstof. Terwijl de eerste cilinder bijna zuivere zuurstof bereikt (er zijn kleine hoeveelheden argon, CO 2 , waterdamp, radon en andere kleine atmosferische componenten) in de eerste halve cyclus, gaat er een klep open en stroomt het met zuurstof verrijkte gas naar de drukegalisatie reservoir, dat wordt aangesloten op de zuurstofslang van de patiënt. Aan het einde van de eerste helft van de cyclus is er een andere verandering in de kleppositie, zodat de lucht van de compressor naar de tweede cilinder wordt geleid. De druk in de eerste cilinder daalt als de verrijkte zuurstof in het reservoir beweegt, waardoor de stikstof weer in gas kan worden gedesorbeerd. Halverwege de tweede helft van de cyclus is er een andere verandering van de klepstand om het gas in de eerste cilinder terug in de omgevingsatmosfeer te laten ontsnappen, waarbij de zuurstofconcentratie in het drukvereffende reservoir onder ongeveer 90% blijft. De druk in de slang die zuurstof uit het egaliserende reservoir aflevert, wordt constant gehouden door een drukreduceerventiel.
Oudere eenheden fietsten met een periode van ongeveer 20 seconden en leverden tot 5 liter per minuut van 90 +% zuurstof. Sinds ongeveer 1999 zijn er units beschikbaar die tot 10 lpm kunnen leveren.
toepassingen
PSA-generatoren zorgen voor een kostenefficiënte zuurstofbron . Ze zijn een veiliger, goedkoper en handiger alternatief voor tanks met cryogene zuurstof of cilinders onder druk. Ze kunnen worden gebruikt in verschillende industrieën, waaronder medische, farmaceutische productie, waterbehandeling en glasproductie.
PSA-generatoren zijn met name handig in afgelegen of ontoegankelijke delen van de wereld of mobiele medische faciliteiten ( militaire ziekenhuizen , rampenfaciliteiten).