[发明专利]一种测试膜对气体分离性能的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试膜对气体分离性能的装置及方法。

背景技术

    随着社会经济和科学技术的不断进步，膜对于每个人都不陌生。它广泛存在于日常生活中，在现代化经济发展和日常生活中扮演着重要角色。充分利用膜对不同气体的渗透性、选择性（膜的选择性即膜进行所要求分离的能力）差异，可实现膜对气体的分离。气体分离膜常被应用于气体的分离与净化及其相关产业。与其他分离方法相比，膜分离具有能耗低、效率高、过程简单、无污染等优点。膜对气体的分离性能取决于膜对各种气体的渗透量、渗透速率、选择性等特性。如何判定膜的分离性能，是分离膜应用的前提。

当前市场上检测膜对气体渗透性设备的测试方法是：通过传感器检测渗透通过薄膜的气体压强变化，来检测通过膜的气体量。这种方法只能检测渗透通过膜的气体量，无法确切检测渗透通过膜的气体成分，更无法判断膜对不同气体的渗透能力。这种检测缺陷极大地限制了膜分离技术的应用。

发明内容

本发明的目的就是为解决当前设备对气体分离膜的阻隔性检测单一，无法定性检测膜对不同气体的渗透量、渗透速率、选择性的问题，提供了一种膜对气体分离性能的测试装置及测试方法。本发明基于压差法测试原理与气体分析设备相结合的方法，能同时检测膜对不同气体的渗透量、渗透速率及选择性；实现定性定量检测膜对不同气体的渗透特性；综合分析膜的分离性能，保证了膜分离技术更安全、有效地利用。在推广膜分离技术的应用方面，此发明有不可估量的社会价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测试膜对气体分离性能的装置，包括试验气体管路、载气管路、六通阀、定量元件和分析设备；六通阀上设有依次相邻a管口、b管口、c管口、d管口、e管口和f管口；所述试验气体管路与六通阀的a管口连通，试验气体管路上设有测试腔；所述载气管路分别连通六通阀的a管口与测试腔之间的试验气体管路、e管口连通；所述六通阀的c管口与d管口依靠定量元件连通；所述六通阀的f管口与分析设备连通；六通阀能够实现3对相邻管口的连通；所述测试腔包括上腔、下腔，试样放置于上腔和下腔之间，所述上腔和下腔上分别设有孔II和孔I。

所述测试膜对气体分离性能的装置还包括罐，罐置于测试腔前的试验气体管路上，所述罐体积较大，罐内气体量有一定的变化时，造成的压强变化量很小，罐有一定的保压作用。

所述测试膜对气体分离性能的装置还包括用于对测试腔抽真空的真空发生装置。

所述测试腔的下腔上设有多孔材料，试样置于多孔材料上，多孔材料支撑试样，防止上、下腔之间的压差导致试样变形，影响测试数据。

上、下腔之间设有密封圈。

所述试样是气体分离膜材料，气体分离膜材料对不同气体的渗透能力不同，对各气体具有选择渗透作用。

所述六通阀有两种工作状态：渗透状态和进样状态。

所述渗透状态时，六通阀的a管口连通c管口、b管口连通d管口、e管口连通f管口；渗透过试样的试验气体进入定量元件。

所述进样状态时，六通阀的a管口连通b管口、c管口连通e管口、d管口连通f管口；载气将定量元件内采集的气体携带至分析设备。

上述两种状态依靠各管路上的阀门实现。

所述定量元件的容量为定值。

所述分析设备能定性定量检测各组分气体。

所述试验气体可以是单一气体，也可以是多种气体的混合。

一种测试膜对气体渗透性的方法，其过程为：

步骤1，净化系统

将试样安装固定到测试腔内，设定一定的净化时间。将六通阀调到渗透状态，载气进入定量元件，排出管路内的气体杂质，净化气路系统。

步骤2，抽真空

净化结束后，调整相关的阀门，对测试腔抽真空。

步骤3，上腔充入试验气体 

抽真空结束后，使试验气体由罐进入测试腔上腔；在管路内压强达到一定值时，停止充气。

步骤4，上腔压力到，停止充气 

停止充入试验气体后，关闭相关阀门使系统处于保压状态。

步骤5，气体渗透

保压一段时间后，使测试腔内的试验气体由上腔渗透过试样进入下腔，进入六通阀。最后，渗透过来的试验气体进入定量元件。 

步骤6，平衡压力

气体渗透结束后，使载气进入六通阀的a管口，平衡管路压力，六通阀仍处于渗透状态。 

步骤7，进样分析

平衡压力结束后，使六通阀进入进样状态。载气将定量元件内储存的渗透气体携带至分析设备。