关键词：分离能力、气体渗透系数、气体分离膜、膜分离测试分析仪、压差法、色谱分析
1、意义
基于薄膜材料对不同气体具有选择渗透性的特点，气体分离膜能够实现对不同气体的分离。与传统的气体分离方法相比，气体分离膜在分离效率、降低能耗及环境友好性等方面均有明显优势，在气体富集、汽车尾气与工业废气处理等方面均有广阔的应用前景。
2、试验样品
对氮气、甲烷具有分离能力的某种气体分离膜材料。
3、试验依据
4、试验设备
本次试验采用G2/110膜分离测试分析仪进行测试，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。
图1 G2/110膜膜分离测试分析仪
4.1 试验原理
试验过程可分为混合气体渗透过程与不同气体渗透量的测试过程两部分。渗透过程采用压差法原理设计，即设备的测试腔被装夹的试样分为上、下两个腔，上腔中充填的是待测试的混合气体，下腔中通过抽真空形成低压环境，上腔内气体通过试样渗透到低压腔；气体渗透量测试过程采用气相色谱仪对渗透气体进行定量测试，即渗透到低压腔中的气体通过载气携带至气相色谱仪处进行测试。通过该方法可以得到试样对试验气体各组分的渗透量、选择性以及渗透速率等定量结果。
4.2 设备参数
测试范围为10-14 ~ 10-5 cm3·试样厚度/(cm2·s·cmHg)；检测灵敏度不小于 3000mV·mL/mg (苯、氢气)；测试面积为3.14 cm2；测试腔控温范围15 ~ 55℃，样品管路控温范围室温+5℃ ~ 100℃，控温精度均为±0.1℃；可测试气体包括空气、O2、N2、CO、CO2、CH4等的单一或混合气体；载气为氦气。
4.3 适用范围
气体分离膜等材料在指定条件下对单一或多元混合气体各组分的渗透总量的定性定量检测，对多元混合试验气体各组分的分离比例的定性定量检测，对单一或多元混合试验气体各组分的渗透速率的定性定量检测。
5、试验过程
5.1 裁样
从待测试的分离膜样品表面裁取试样1片，并测试其厚度。
5.2 装样
在设备测试腔的周边涂抹一层均匀的真空油脂，在测试区域放置一片滤纸，将试样粘贴在测试腔上，并轻轻按压，除去试样与测试腔间的气泡，用夹紧装置将试样夹紧。
5.3 设置参数
在设备的控制软件上设置试样名称、试样厚度、抽真空时间、渗透时间等参数信息。
5.4 渗透过程
接通所测试混合气体的气源，点击试验选项，打开真空泵，开始试验。设备自动按照设定的参数进行气体渗透。
5.5 定量测试
打开气相色谱仪电源，渗透过程结束后，下腔内气体被载气携带至气相色谱中进行定量测试。试验结束后，设备显示分离率、渗透系数等结果值。
6、试验结果
本次试验所测试甲烷与氮气的混合气体中，甲烷在样品中的气体渗透系数为7.74 × 10-11 cm3·cm/(cm2·s·cmHg)，分离率为13.14%；氮气的渗透系数为4.41 × 10-10cm3·cm/(cm2·s·cmHg)，分离率为74.86%。
7、结论
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