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GB／T 42269-2022 分离膜孔径测试方法 气体渗透法.pdf离膜孔径测试方法气体渗透法
本文件描述了采用气体渗透法测定分离膜平均孔径的方法。 本文件适用于孔径为0.01um～0.2μm平板膜和中空纤维膜在干态下的平均孔径的测试，其他形 式的分离膜可参考执行。 本文件适用于试验气体为氮气，其他非凝聚性气体，如He、H、O、Ar等可参考本文件执行
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件DL／T 458-2020标准下载，其最新版本（包括所有的修改单）适用于 本文件。 GB/T2918一2018塑料试样状态调节和试验的标准环境 GB/T8979一2008纯氮、高纯氮和超纯氮 GB/T20103一2006膜分离技术术语
GB/T20103一2006界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 平板膜 莫flatmembrane 外型为平板或纸片状的膜。 注：平板膜通常具有支撑层（如无纺布），用于制备板框式、折叠式和螺旋卷式膜元件。 [来源：GB/T20103—2006，2.1.27] 3.2 中空纤维膜hollowfibermembrane 外型为纤维状、空心的具有自支撑作用的膜 注：对于反渗透膜，皮层在外表面；对于超滤膜和微滤膜，皮层在内表面、外表面或内、外表面。 [来源：GB/T20103—2006，2.1.28] 3.3 孔径 porediameter 膜孔直径的标称。 [来源：GB/T20103—2006，2.1.31] 3.4 平均孔径meanporesize 膜表面孔径的平均值。 来源：GB/T20103—2006，5.1.6]
透气通量gaspermeationflux 气体在膜内扩散至稳态时，单一组分气体在单位时间内透过膜的气体量。 8.6 气体渗透率 gaspermeance 气体在膜内扩散至稳态时，单 一组分气体在单位时间 、单位压差 下透过单位膜面积的气体量，
气体分子在膜孔内扩散，流动状态受努森扩散和黏性流控制，努森扩散透过膜孔的气体渗透率与 径成正比，与分子量平方根成反比；黏性流透过膜孔的气体渗透率与气体的黏度成反比，与膜孔 方及膜两侧压力平均值成正比。因此，测试气体渗透率随平均压力变化，从其截距和斜率比值可 导到膜的平均孔径。
主要试验仪器及设备如下： 压力传感器：量程为0kPa～1000kPa，准确度为0.2级，检定周期为1a； 压力表：量程为0kPa～600kPa，准确度为1.0级，检定周期为1a； 温度传感器：量程为0℃～100℃，准确度为土0.5℃，检定周期为1a； 皂膜流量计：量程为5mL/min～5000mL/min，准确度为1.0级，检定周期为2a； 平板渗透池：示意图见附录A的图A.1，设计压力为1000kPa； 中空纤维膜组件：示意图见附录B的图B.1，设计压力为1000kPa； 光学显微镜：放大率为400×，检定周期为1a； 气瓶：试验气体为氮气，纯度应符合GB/T8979一2008表1中高纯氮的规定
主要试验仪器及设备如下： 压力传感器：量程为0kPa～1000kPa，准确度为0.2级，检定周期为1a； 压力表：量程为0kPa～600kPa，准确度为1.0级，检定周期为1a； 温度传感器：量程为0℃～100℃，准确度为土0.5℃，检定周期为1a； 皂膜流量计：量程为5mL/min～5000mL/min，准确度为1.0级，检定周期为2a； 平板渗透池：示意图见附录A的图A.1，设计压力为1000kPa； 中空纤维膜组件：示意图见附录B的图B.1，设计压力为1000kPa； 光学显微镜：放大率为400×，检定周期为1a； 气瓶：试验气体为氮气，纯度应符合GB/T8979一2008表1中高纯氮的规定
平板膜平均孔径测试方法
在自然光或照度不低于10001x的日光灯下目视检查膜样品表面，无明显缺陷；在GB/T2918 2018表1规定的标准环境23/50条件下将待测膜样品根据平板膜渗透池的大小裁剪成相同尺寸的 个平板膜试样，分别测试3个试样的有效膜面积并记录。
平板膜平均孔径按如下步骤进行测试。 a）平板膜平均孔径测试装置按图1连接，将6.1中的1个试样置于图1的平板膜渗透池中。将 平板膜渗透池置于恒温箱中。 b）i 调节恒温箱的温度至测试温度20℃士1℃。 c）缓慢打开减压阀使气瓶中的试验气体充人平板膜渗透池。 d）调节减压阀使进气侧压力传感器读数（绝对压力)不高于测试压力，关闭减压阀。缓慢打开排 空阀，减压至压力表读数（表压)不低于10kPa后，迅速关闭排空阀。 e）重 重复c)～d）过程5次，直至试验气体完全置换平板膜渗透池中气体。 f）打开并调节减压阀，使进气侧压力传感器读数（绝对压力)至测试压力，待气体体积流量稳定
后，记录皂膜流量计的气体体积流量。 B 1 调节减压阀至不同测试压力，记录不同测试压力下皂膜流量计的气体体积流量。 h 测试完成后，关闭减压阀，打开排空阀，待压力表读数为当地大气压值后取出试样。 ） 将6.1中的另外2个试样按a）~h)步骤分别测试。 ） 平板膜试样在不同测试压力下的透气通量N按公式（1)计算，气体渗透率J按公式（2)计 算，平均压力p按公式(3)计算。绘制气体渗透率J与平均压力p的线性关系图，见附录C的图 C.1，从图中可得出截距B。和斜率k。，试样的平均孔径d按公式（4)计算。取3个试样平均孔 径的平均值作为该平板膜的平均孔径
中空纤维膜平均孔径测试方法
7.1中空纤维膜组件制备
平板膜平均孔径测试装置示意图
用光学显微镜观察中空纤维膜样品表面，无明显缺陷；在GB/T2918一2018表1规定的标准 /50条件下将待测膜样品制备成相同规格3个中空纤维膜组件试样，分别测试3个试样的有效月 并记录。
中空纤维膜平均孔径按如下步骤进行测试。 a）口 中空纤维膜平均孔径测试装置按图2连接，将7.1中的1个试样置于恒温箱内。 b）调节恒温箱的温度至测试温度20℃土1℃。 C） 缓慢打开减压阀使气瓶中的试验气体充人中空纤维膜组件。 d）调节减压阀使进气侧压力传感器读数（绝对压力)不高于测试压力，关闭减压阀。缓慢打开排 空阀，减压至压力表读数（表压）不低于10kPa，迅速关闭排空阀。 e) 1业 重复c)～d）过程5次，直至试验气体完全置换中空纤维膜组件中气体。 f) 打开并调节减压阀，使进气侧压力传感器读数（绝对压力）至测试压力，待气体体积流量稳定 后，记录皂膜流量计的气体体积流量。 g）调节减压阀至不同测试压力，记录不同测试压力下皂膜流量计的气体体积流量。 h）测试完成后，关闭减压阀，打开排空阀，待压力表读数为当地大气压值后取出试样。 i）将7.1中的另外2个试样按a)～h)步骤分别测试。 ?) 1 中空纤维膜组件试样在不同测试压力下的透气通量N按公式（1)计算，气体渗透率J按公式 (2)计算，平均压力p按公式(3)计算。绘制气体渗透率】与平均压力p的线性关系图，见附录 C的图C.1，从图中可得出截距B。和斜率k。，试样的平均孔径d按公式（4)计算。取3个试 样平均孔径的平均值作为该中空纤维膜的平均孔径
气通量按公式（1)计算：
PU R(t+273.15) X10
八 透气通量，单位为摩尔每秒（mol/s)； p2 当地大气压值，单位为千帕斯卡（kPa)； 皂膜流量计的气体体积流量，单位为毫升每秒（mL/s)； R 理想气体常数8.314，单位为立方米帕斯卡每摩尔开尔文[（m”·Pa）/（mol·K）]； 测试温度，单位为摄氏度（℃）。
本渗透率按公式（2）计算
气体渗透率，单位为摩尔每平方米帕斯卡秒[mol/（m²·Pa·s）]； N 透气通量，单位为摩尔每秒(mol/s)； A 有效膜面积，单位为平方米（m²）； 力 进气侧压力传感器读数，单位为千帕斯卡（kPa)； 力2 当地大气压值，单位为千帕斯卡（kPa)。
膜两侧平均压力按公式（3）计算：
式中： 力 平均压力，单位为千帕斯卡（kPa)； p 进气侧压力传感器读数，单位为千帕斯卡（kPa) 力 当地大气压值，单位为千帕斯卡（kPa）
以平均压力为横坐标，气体渗透率」为纵坐标作直线，可得气体渗透率与平均压力关系 截距B。和斜率k。。分离膜平均孔径d按公式（4）计算：
32ko 8R(t+273.15) X103 3B。 TM ··....................··（4
式中： d 一一平均孔径办公商业金融用房地下室底板防水施工方案，单位为微米（um）； Bo 一一气体渗透率J与平均压力关系图中直线的截距，单位为摩尔每平方米帕斯卡秒 [mol/(m²·Pa·s)]; Ro 气体渗透率J与平均压力关系图中直线的斜率，单位为摩尔每平方米帕斯卡秒千帕斯 卡[mol/（m²·Pa·s·kPa）]； R 理想气体常数8.314，单位为立方米帕斯卡每摩尔开尔文[（m²·Pa）/（mol·K）]； T 一取值3.142； + 测试温度，单位为摄氏度（℃)； M 试验气体摩尔质量，单位为千克每摩尔（kg/mol)； 7 试验气体黏度，单位为帕斯卡秒（Pa·s）。
试验报告应包括以下内容： a) 本文件编号：
b） 分离膜测试试样的名称、编号： C） 测试温度、测试压力范围； d） 平均孔径计算结果； e 测试日期、测试者。
附录A （资料性） 平板膜渗透池结构示意图
附录B （资料性） 中空纤维膜组件示意图
图B.1中空纤维膜组件示意图
安置小区土方开挖施工方案附录C （资料性） 气体渗透率与平均压力关系图
图C.1 气体渗透率与平均压力关系图