專利名稱：一種測試膜對氣體分離性能的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種測試膜對氣體分離性能的裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的不斷進步，膜對于每個人都不陌生。它廣泛存在于日常生活中，在現(xiàn)代化經(jīng)濟發(fā)展和日常生活中扮演著重要角色。充分利用膜對不同氣體·的滲透性、選擇性(膜的選擇性即膜進行所要求分離的能力)差異，可實現(xiàn)膜對氣體的分離。氣體分離膜常被應(yīng)用于氣體的分離與凈化及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)。與其他分離方法相比，膜分離具有能耗低、效率高、過程簡單、無污染等優(yōu)點。膜對氣體的分離性能取決于膜對各種氣體的滲透量、滲透速率、選擇性等特性。如何判定膜的分離性能，是分離膜應(yīng)用的前提。當前市場上檢測膜對氣體滲透性設(shè)備的測試方法是通過傳感器檢測滲透通過薄膜的氣體壓強變化，來檢測通過膜的氣體量。這種方法只能檢測滲透通過膜的氣體量，無法確切檢測滲透通過膜的氣體成分，更無法判斷膜對不同氣體的滲透能力。這種檢測缺陷極大地限制了膜分離技術(shù)的應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是為解決當前設(shè)備對氣體分離膜的阻隔性檢測單一，無法定性檢測膜對不同氣體的滲透量、滲透速率、選擇性的問題，提供了ー種膜對氣體分離性能的測試裝置。本實用新型基于壓差法測試原理與氣體分析設(shè)備相結(jié)合的方法，能同時檢測膜對不同氣體的滲透量、滲透速率及選擇性；實現(xiàn)定性定量檢測膜對不同氣體的滲透特性；綜合分析膜的分離性能，保證了膜分離技術(shù)更安全、有效地利用。在推廣膜分離技術(shù)的應(yīng)用方面，此實用新型有不可估量的社會價值。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種測試膜對氣體分離性能的裝置，包括試驗氣體管路、載氣管路、六通閥、定量元件和分析設(shè)備；六通閥上設(shè)有依次相鄰a管ロ、b管ロ、c管ロ、d管ロ、e管口和f 管ロ；所述試驗氣體管路與六通閥的a管ロ連通，試驗氣體管路上設(shè)有測試腔；所述載氣管路分別連通六通閥的a管ロ與測試腔之間的試驗氣體管路、e管ロ連通；所述六通閥的c管ロ與d管ロ依靠定量元件連通；所述六通閥的f 管ロ與分析設(shè)備連通；六通閥能夠?qū)崿F(xiàn)3對相鄰管ロ的連通；所述測試腔包括上腔、下腔，試樣放置于上腔和下腔之間，所述上腔和下腔上分別設(shè)有孔II和孔I。所述測試膜對氣體分離性能的裝置還包括罐，罐置于測試腔前的試驗氣體管路上，所述罐體積較大，罐內(nèi)氣體量有一定的變化時，造成的壓強變化量很小，罐有一定的保壓作用。所述測試膜對氣體分離性能的裝置還包括用于對測試腔抽真空的真空發(fā)生裝置。所述測試腔的下腔上設(shè)有多孔材料，試樣置于多孔材料上，多孔材料支撐試樣，防止上、下腔之間的壓差導致試樣變形，影響測試數(shù)據(jù)。[0010]上、下腔之間設(shè)有密封圏。所述試樣是氣體分離膜材料，氣體分離膜材料對不同氣體的滲透能力不同，對各氣體具有選擇滲透作用。所述六通閥有兩種工作狀態(tài)滲透狀態(tài)和進樣狀態(tài)。所述滲透狀態(tài)時,六通閥的a管ロ連通c管ロ、b管ロ連通d管ロ、e管ロ連通f管ロ ；滲透過試樣的試驗氣體進入定量元件。所述進樣狀態(tài)時，六通閥的a管ロ連通b管ロ、c管ロ連通e管ロ、d管ロ連通f 管·ロ ；載氣將定量元件內(nèi)采集的氣體攜帯至分析設(shè)備。上述兩種狀態(tài)依靠各管路上的閥門實現(xiàn)。所述定量元件的容量為定值。所述分析設(shè)備能定性定量檢測各組分氣體。所述試驗氣體可以是單ー氣體，也可以是多種氣體的混合。一種測試膜對氣體滲透性的方法，其過程為步驟I，凈化系統(tǒng)將試樣安裝固定到測試腔內(nèi)，設(shè)定一定的浄化時間。將六通閥調(diào)到滲透狀態(tài)，載氣進入定量元件，排出管路內(nèi)的氣體雜質(zhì)，浄化氣路系統(tǒng)。步驟2，抽真空凈化結(jié)束后，調(diào)整相關(guān)的閥門，對測試腔抽真空。步驟3，上腔充入試驗氣體抽真空結(jié)束后，使試驗氣體由罐進入測試腔上腔；在管路內(nèi)壓強達到一定值時，停止充氣。步驟4，上腔壓カ到，停止充氣停止充入試驗氣體后，關(guān)閉相關(guān)閥門使系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。步驟5，氣體滲透保壓一段時間后，使測試腔內(nèi)的試驗氣體由上腔滲透過試樣進入下腔，進入六通閥。最后，滲透過來的試驗氣體進入定量元件。步驟6，平衡壓カ氣體滲透結(jié)束后，使載氣進入六通閥的a管ロ，平衡管路壓力，六通閥仍處于滲透狀態(tài)。步驟7，進樣分析平衡壓カ結(jié)束后，使六通閥進入進樣狀態(tài)。載氣將定量元件內(nèi)儲存的滲透氣體攜帶至分析設(shè)備。步驟8，試驗結(jié)束進樣分析結(jié)束后，停止載氣吹入系統(tǒng)。使六通閥保持滲透狀態(tài)。步驟9，分析試樣的滲透性根據(jù)分析設(shè)備的檢測結(jié)果，得出試樣對各種氣體的不同滲透性。所述步驟2中，步驟201，對下腔抽真空；六通閥處于滲透狀態(tài)，打開真空發(fā)生裝置，對下腔抽真空。[0041]步驟202，對上、下腔抽真空；對下腔抽真空結(jié)束后，對上腔、下腔同時抽真空。所述對下腔抽真空時，下腔抽真空速度較慢，先對下腔抽真空，壓差作用下，試樣貼到下腔上，避免試驗過程中試樣變形或破損。所述上腔充入試驗氣體時，罐體積較大,罐內(nèi)氣體量變化相對很小,罐內(nèi)氣壓變化極小，有利于上腔處于保壓狀態(tài)。本實用新型采用壓差法測試原理與氣體分析設(shè)備相結(jié)合的方法，能定性定量檢測分離膜對単一或混合試驗氣體各組分的滲透量、選擇性、以及滲透速率等參數(shù)，實現(xiàn)了對膜的分離性的檢測。本實用新型的有益效果是1、可同時檢測分離膜材料在指定條件下，對不同氣體·的滲透量、滲透速率等滲透性。2、能檢測分離膜對混合氣體的分離特性。3、對閥的自動控制，提高了對氣體自動采集與進樣的控制精度。4、測試方法簡單，便于操作。

圖1為本實用新型測試裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實用新型裝置中測試腔結(jié)構(gòu)圖。圖3為六通閥滲透狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。圖4為六通閥進樣狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。圖5是本實用新型第二種實施方案的結(jié)構(gòu)圖。圖6是本實用新型第二種實施方案的測試腔結(jié)構(gòu)圖。其中，1.管I，2.管 II，3.閥 I，4.閥 II，5.測試腔，6.管 III，7.閥 III，8.管 IV，9.罐，10.管 V，11.管 VI，12.閥 IV，13.真空發(fā)生裝置，14.閥 V，15.管 VII，16.閥 VI，17.分析設(shè)備，18.管VIII，19.六通閥，20.閥VIII，21.管IX，22.下腔，23.密封圏，24.多孔材料，25.孔I，26.孔II，27.上腔氣室，28.上腔，29.試樣，30. a管ロ，31.定量元件，32. c管ロ，33. e 管ロ，34. b 管ロ，35 管 X，36. d 管ロ，37. f 管ロ，38.管 XI，39.閥 IX，40.孔 III。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進ー步說明。實施例1 :圖1-圖4中，ー種膜對氣體分離性能的測試裝置。它的結(jié)構(gòu)包括罐9、測試腔5、六通閥19、分析設(shè)備17、真空發(fā)生裝置13、定量元件31。其中，罐9、測試腔5、六通閥19、分析設(shè)備17通過相應(yīng)的管路依次連接。罐9、測試腔5、真空發(fā)生裝置13通過管路連接成閉合回路。定量元件31接到六通閥19的c管ロ 32和d管ロ 36上。試驗氣體從管IV8進入罐9，罐9與上腔28相通。載氣通過管路和六通閥19進入定量元件31。試樣29置于測試腔5內(nèi)。測試腔5分為上腔28和下腔22，上腔28設(shè)有孔1126、上腔氣室27 ;下腔22設(shè)有孔125。上、下腔之間設(shè)有密封圈23。試樣29置于上、下腔之間。測試腔5的下腔22上設(shè)有多孔材料24，試樣29置于多孔材料24上，多孔材料24支撐試樣29，防止上、下腔之間的壓差導致試樣29變形，影響測試數(shù)據(jù)。試樣29是分離膜材料，分離膜材料對不同氣體的滲透能力不同，對各氣體具有選擇性滲透作用。六通閥19的管口數(shù)量為六個，分別為a、b、C、d、e、f 管ロ。管1X21連接e管ロ33，管VII 15連接a管ロ 30，管X35連接b管ロ 34 ;分析設(shè)備17通過管VIII 18連到f 管ロ 37。定量元件31的容量為定值，并接到六通閥的c管ロ 32和d管ロ 36。六通閥19處于滲透狀態(tài)時，a、c、d、b管ロ依次連通，e管ロ 33和f管ロ 37連通；進樣狀態(tài)時，e、c、d、f 管ロ依次連通，a管ロ 30和b管ロ 34連通，此時，載氣將定量元件31內(nèi)采集的氣體攜帶至分析設(shè)備17。分析設(shè)備17測出各組分氣體成分。罐9連接三條管路管1116、管1￥8、管￥10。管IV8接到試驗氣體；管VlO接到真空發(fā)生裝置13 ;管III6接到測試腔5上腔28。測試腔5下腔22接到管VII15。真空發(fā)生·裝置13通過管VIll接到管VII15。其中，罐9體積較大，試驗時，罐9內(nèi)氣體量變化較小，壓強變化量很小。因此，罐9有助于上腔28保持恒定的壓強。管路上設(shè)有若干閥，管112上設(shè)有閥13，管VII 15上設(shè)有閥II 4，管IV8上設(shè)有閥1117，管VlO上設(shè)有閥IV12，管VI 11上設(shè)有閥V 14，管X35上設(shè)有閥VI16，管1X21與管VIII 18之間設(shè)有六通閥19，管1X21上設(shè)有閥VIII20。試驗氣體通過管IV8進入罐9，罐9通過管III6連到測試腔5，罐9、測試腔5、真空發(fā)生裝置13通過管路連接成閉合回路。其中，罐9通過管III6連到測試腔5的上腔28，罐9與真空發(fā)生裝置13通過管VlO連接。真空發(fā)生裝置13通過管VIll連接到管VII15。試驗氣體通過管IV8進入罐9內(nèi)。載氣由管Il進入系統(tǒng)，分成兩路一路由管112進入管VII15 ;另一路由管1X21進入六通閥19。試樣29位于測試腔上腔28和下腔22之間，上、下腔之間設(shè)有密封圈23。一種膜對氣體滲透性的測試方法，具體實施過程為步驟I，凈化系統(tǒng)試驗開始前,試樣29已安裝固定到測試腔5內(nèi)。試驗開始后,設(shè)定一定的凈化時間。關(guān)閉閥114、閥1117、閥IV12、閥V14和閥VIII20，將六通閥19調(diào)到滲透狀態(tài)，打開閥13和閥VI16。載氣依次經(jīng)過管I1、管112、管VII15，由六通閥19的a管ロ 30進入定量元件31，由b管ロ 34進入管X35，排出管路內(nèi)的氣體雜質(zhì)。凈化氣路系統(tǒng)。步驟2，抽真空凈化結(jié)束后，調(diào)整相關(guān)的閥，對測試腔5抽真空。關(guān)閉閥13、閥1117、閥IV12、閥VI16和閥VIII20，打開閥114、閥V14。六通閥19仍處于滲透狀態(tài)。打開真空發(fā)生裝置13，先對下腔22抽真空。下腔達到一定的真空度之后，打開閥IV12。對上腔28、下腔22同時
抽真空。步驟3，上腔28充入試驗氣體抽真空結(jié)束后，關(guān)閉閥13、閥IV12、閥VI16和閥VIII20。打開閥114、閥1117、閥V14。試驗氣體由罐9進入測試腔上腔28。管路內(nèi)壓強達到一定值時，停止充氣。步驟4，上腔28壓カ到，停止充氣停止充入試驗氣體后，關(guān)閉閥13、閥1117、閥IV12、閥VI16、閥VIII20，打開閥114、閥V14，系統(tǒng)處于保壓狀態(tài)。步驟5,氣體滲透保壓一段時間后，只打開閥114和閥VII120，其余閥處于關(guān)閉狀態(tài)(其中六通閥19仍處于滲透狀態(tài))。測試腔5內(nèi)，試驗氣體由上腔28滲透過試樣29進入下腔22，經(jīng)管VII15進入六通閥19，最后，滲透過來的試驗氣體由六通閥19的a管ロ 30進入定量元件31。步驟6，平衡壓カ氣體滲透結(jié)束后，只打開閥13和閥VIII20，其余閥處于關(guān)閉狀態(tài)(六通閥19仍處于滲透狀態(tài))，載氣經(jīng)過管路到達管VII15，平衡管路壓カ。步驟7，進樣分析平衡壓カ結(jié)束后，將六通閥19旋至進樣狀態(tài)，只打開閥VIII20。載氣進入管1X21，將定量元件31內(nèi)儲存的滲透氣體攜帯至分析設(shè)備17。步驟8，試驗結(jié)束進樣分析結(jié)束后，停止載氣吹入系統(tǒng)。關(guān)閉閥VIII20，將六通閥19旋至滲透狀態(tài)。步驟9，分析試樣的滲透性根據(jù)分析設(shè)備的檢測結(jié)果，得出試樣29對各組分氣體的不同滲透性。實施例2:本實施例是測一定條件下試樣對流動氣體的滲透性。如圖3-圖6所示，在實施例1的基礎(chǔ)上，改變測試腔5的結(jié)構(gòu)，測試腔5分為上腔28和下腔22，上腔28設(shè)有孔1126、孔11140、上腔氣室27 ;下腔22設(shè)有孔125。上、下腔之間設(shè)有密封圈23。試樣29置于上、下腔之間。其中，管III6接到上腔28的孔1126，管XI38接到孔11140，管VII15接到下腔22的孔125，管XI38上設(shè)有閥1X39。其余結(jié)構(gòu)與實施例1相同。具體實施過程為步驟I，凈化系統(tǒng)試驗開始前，試樣29已安裝固定到測試腔5內(nèi)。試驗開始后，設(shè)定一定的凈化時間。關(guān)閉閥114、閥1117、閥IV12、閥V14、閥VIII20和閥1X39，將六通閥19調(diào)到滲透狀態(tài)，打開閥13和閥VI16。載氣依次經(jīng)過管I1、管112、管VII15，由六通閥19的a管ロ 30進入定量元件31，由b管ロ 34進入管X35，排出管路內(nèi)的氣體雜質(zhì)。凈化氣路系統(tǒng)。步驟2，抽真空凈化結(jié)束后，調(diào)整相關(guān)的閥，對測試腔5抽真空。關(guān)閉閥13、閥1117、閥IV12、閥VI16、閥VIII20和閥1X39，打開閥114、閥V14。六通閥19仍處于滲透狀態(tài)。打開真空發(fā)生裝置13，先對下腔22抽真空。下腔22達到一定的真空度之后，打開閥IV12。對上腔28、下腔22同時抽真空。步驟3，上腔28充入試驗氣體抽真空結(jié)束后，關(guān)閉閥13、閥IV12、閥VI16、閥VIII20、閥1X39。打開閥114、閥1117、閥V14，罐9內(nèi)氣體經(jīng)管III6進入孔1126，進入測試腔5上腔氣室27。步驟4，上腔28壓カ到，保持氣流上腔28充入試驗氣體，直到上腔壓カ達到設(shè)定值，關(guān)閉閥13、閥IV12、閥VI16、閥VIII20，打開閥114、閥1117、閥V14和閥1X39，氣體從孔1126進入上腔氣室27，由孔III40吹出上腔28，上腔氣室27內(nèi)仍保持設(shè)定壓力，并處于氣流狀態(tài)。步驟5,氣體滲透上腔氣室27到達設(shè)定壓カ后，打開閥114、閥1117、閥VIII20、閥1X39，其余閥處于關(guān)閉狀態(tài)(其中六通閥19仍處于滲透狀態(tài))，上腔28仍保持氣流狀態(tài)。同時，上腔氣室27內(nèi)有試驗氣體滲透過試樣29，并進入下腔22，經(jīng)孔125、管VII15進入六通閥19，最后，滲透過來的試驗氣體由六通閥19的a管ロ 30進入定量元件31。步驟6，平衡壓カ氣體滲透結(jié)束后，只打開閥13和閥VIII20，其余閥處于關(guān)閉狀態(tài)(六通閥19仍處于滲透狀態(tài))，載氣經(jīng)過管路到達管VII15，平衡管路壓カ。步驟7，進樣分析平衡壓カ結(jié)束后，將六通閥19旋至進樣狀態(tài)，只打開閥VIII20。載氣進入管1X21，將定量元件31內(nèi)儲存的滲透氣體攜帯至分析設(shè)備17。步驟8，試驗結(jié)束進樣分析結(jié)束后，停止載氣吹入系統(tǒng)。關(guān)閉閥VIII20，將六通閥19旋至滲透狀態(tài)。步驟9，分析試樣的滲透性根據(jù)分析設(shè)備的檢測結(jié)果，得出試樣29對流動氣體的滲透性。上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種測試膜對氣體分離性能的裝置，其特征是，包括試驗氣體管路、載氣管路、六通閥、定量元件和分析設(shè)備；六通閥上設(shè)有依次相鄰的a管口、b管口、c管口、d管口、e管口和f管口 ；所述試驗氣體管路與六通閥的a管口連通，試驗氣體管路上設(shè)有測試腔；所述載氣管路分別連通六通閥的a管口與測試腔之間的試驗氣體管路、e管口連通；所述六通閥的 c管口與d管口依靠定量元件連通；所述六通閥的f管口與分析設(shè)備連通；六通閥能夠?qū)崿F(xiàn) 3對相鄰管口的連通；所述測試腔包括上腔、下腔，試樣放置于上腔和下腔之間，所述上腔和下腔上分別設(shè)有孔II和孔I。
2.如權(quán)利要求1所述的測試膜對氣體分離性能的裝置，其特征是，所述測試膜對氣體分離性能的裝置還包括起保壓作用的罐，罐置于測試腔前的試驗氣體管路上。
3.如權(quán)利要求1所述的測試膜對氣體分離性能的裝置，其特征是，所述測試膜對氣體分離性能的裝置還包括用于對測試腔抽真空的真空發(fā)生裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的測試膜對氣體分離性能的裝置，其特征是，所述測試腔的下腔上設(shè)有多孔材料，試樣置于多孔材料上，多孔材料支撐試樣。
5.如權(quán)利要求1所述的測試膜對氣體分離性能的裝置，其特征是，上、下腔之間設(shè)有密封圈。
6.如權(quán)利要求1所述的測試膜對氣體分離性能的裝置，其特征是，所述定量元件的容量為定值。
專利摘要本實用新型公開了一種測試膜對氣體分離性能的裝置，包括試驗氣體管路、載氣管路、六通閥、定量元件和分析設(shè)備。本實用新型采用壓差法測試原理與氣體分析設(shè)備相結(jié)合的方法，能定性定量檢測分離膜對單一或混合試驗氣體各組分的滲透量、選擇性、以及滲透速率等參數(shù)，實現(xiàn)了對膜的分離性的檢測。本實用新型可同時檢測分離膜材料在指定條件下，對不同氣體的滲透量、滲透速率等滲透性；能檢測分離膜對混合氣體的分離特性；對閥的自動控制，提高了對氣體自動采集與進樣的控制精度；測試方法簡單，便于操作。
文檔編號G01N15/08GK202854018SQ20122058330
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者姜允中, 張目清, 王元明, 劉思廣 申請人:濟南蘭光機電技術(shù)有限公司