GB/T 42269-2022 分離膜孔徑測試方法 氣體滲透法（正式版）

ICSCCS71.040.99GB/T42269—2022分離膜孔徑測試方法氣體滲透法國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國分離膜標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC382)提出并歸口。本文件起草單位：中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、天邦膜技術(shù)國家工程研究中心有限責(zé)任公司、山東招金膜天股份有限公司、河海大學(xué)、三達膜科技(廈門)有限公司、貝士德儀器科技(北京)有限公司、佛山市順德區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)與編碼所、廣州先進技術(shù)研究所、天津膜天膜科技股份有限公司、浙江泰林生命科學(xué)有限公司、北京碧水源分離膜科技有限公司、湖北聚孚膜科技有限公司、安徽中科莘陽膜科技有限公司、中海油節(jié)能環(huán)保服務(wù)有限公司、西安鷹之航航空科技股份有限公司、蘇州富淼膜科技有限公司、重慶奧思賽斯環(huán)保科技有限公司、中化(寧波)潤沃膜科技有限公司、萬華化學(xué)集團股份有限公司、浙江津膜環(huán)境科技有限公司、宮奇(鄭州)環(huán)境科技有限公司、深圳高性能醫(yī)療器械國家研究院有限江匯甬新材料有限公司、湖南澳維科技股份有限公司、江蘇諾萊智慧水務(wù)裝備有限公司、天津膜天膜工程技術(shù)有限公司、重慶摩爾水處理設(shè)備有限公司。1分離膜孔徑測試方法氣體滲透法2規(guī)范性引用文件GB/T2918—2018塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境GB/T20103—2006膜分離技術(shù)術(shù)語外型為纖維狀、空心的具有自支撐作用的膜。2GB/T42269—20223.5透氣通量gaspermeationflux3.64試驗原理算得到膜的平均孔徑。5儀器及設(shè)備——溫度傳感器：量程為0℃~100℃,準(zhǔn)確度為±0.5℃,檢定周期為1a;——中空纖維膜組件：示意圖見附錄B的圖B.1,設(shè)計壓力為1000kPa;——光學(xué)顯微鏡：放大率為400×,檢定周期為1a;——氣瓶：試驗氣體為氮氣，純度應(yīng)符合GB/T8979—2008表1中高純氮的規(guī)定。6平板膜平均孔徑測試方法在自然光或照度不低于10001x的日光燈下目視檢查膜樣品表面，無明顯缺陷；在GB/T2918—2018表1規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境23/50條件下將待測膜樣品根據(jù)平板膜滲透池的大小裁剪成相同尺寸的3個平板膜試樣，分別測試3個試樣的有效膜面積并記錄。平板膜平均孔徑按如下步驟進行測試。a)平板膜平均孔徑測試裝置按圖1連接，將6.1中的1個試樣置于圖1的平板膜滲透池中。將平板膜滲透池置于恒溫箱中。b)調(diào)節(jié)恒溫箱的溫度至測試溫度20℃±1℃。c)緩慢打開減壓閥使氣瓶中的試驗氣體充入平板膜滲透池。d)調(diào)節(jié)減壓閥使進氣側(cè)壓力傳感器讀數(shù)(絕對壓力)不高于測試壓力，關(guān)閉減壓閥。緩慢打開排e)重復(fù)c)～d)過程5次，直至試驗氣體完全置換平板膜滲透池中氣體。f)打開并調(diào)節(jié)減壓閥，使進氣側(cè)壓力傳感器讀數(shù)(絕對壓力)至測試壓力，待氣體體積流量穩(wěn)定3GB/T42269—2022g)調(diào)節(jié)減壓閥至不同測試壓力，記錄不同測試壓力下皂膜流量計的氣體體積流量。h)測試完成后，關(guān)閉減壓閥，打開排空閥，待壓力表讀數(shù)為當(dāng)?shù)卮髿鈮褐岛笕〕鲈嚇?。i)將6.1中的另外2個試樣按a)～h)步驟分別測試。j)平板膜試樣在不同測試壓力下的透氣通量N按公式(1)計算，氣體滲透率J按公式(2)計算，平均壓力p按公式(3)計算。繪制氣體滲透率J與平均壓力p的線性關(guān)系圖，見附錄C的圖C.1,從圖中可得出截距B。和斜率ko,試樣的平均孔徑d按公式(4)計算。取3個試樣平均孔徑的平均值作為該平板膜的平均孔徑。2——減壓閥；3——壓力傳感器；5——壓力表；6——排空閥；8——皂膜流量計；9——平板膜滲透池。圖1平板膜平均孔徑測試裝置示意圖7中空纖維膜平均孔徑測試方法7.1中空纖維膜組件制備用光學(xué)顯微鏡觀察中空纖維膜樣品表面，無明顯缺陷；在GB/T2918—2018表1規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境23/50條件下將待測膜樣品制備成相同規(guī)格3個中空纖維膜組件試樣，分別測試3個試樣的有效膜面積并記錄。4GB/T42269—2022中空纖維膜平均孔徑按如下步驟進行測試。a)中空纖維膜平均孔徑測試裝置按圖2連接，將7.1中的1個試樣置于恒溫箱內(nèi)。b)調(diào)節(jié)恒溫箱的溫度至測試溫度20℃±1℃。c)緩慢打開減壓閥使氣瓶中的試驗氣體充入中空纖維膜組件。d)調(diào)節(jié)減壓閥使進氣側(cè)壓力傳感器讀數(shù)(絕對壓力)不高于測試壓力，關(guān)閉減壓閥。緩慢打開排e)重復(fù)c)～d)過程5次，直至試驗氣體完全置換中空纖維膜組件中氣體。f)打開并調(diào)節(jié)減壓閥，使進氣側(cè)壓力傳感器讀數(shù)(絕對壓力)至測試壓力，待氣體體積流量穩(wěn)定g)調(diào)節(jié)減壓閥至不同測試壓力，記錄不同測試壓力下皂膜流量計的氣體體積流量。i)將7.1中的另外2個試樣按a)～h)步驟分別測試。j)中空纖維膜組件試樣在不同測試壓力下的透氣通量N按公式(1)計算，氣體滲透率J按公式(2)計算，平均壓力p按公式(3)計算。繪制氣體滲透率J與平均壓力p的線性關(guān)系圖，見附錄C的圖C.1,從圖中可得出截距B。和斜率k。,試樣的平均孔徑d按公式(4)計算。取3個試樣平均孔徑的平均值作為該中空纖維膜的平均孔徑。5GB/T42269—2022T2189標(biāo)引序號說明：2——減壓閥；3——壓力傳感器；5——中空纖維膜組件； 皂膜流量計；8壓力表；圖2中空纖維膜平均孔徑測試裝置示意圖8試驗數(shù)據(jù)處理8.1透氣通量透氣通量按公式(1)計算： (1)N——透氣通量，單位為摩爾每秒(mol/s);p?—當(dāng)?shù)卮髿鈮褐担瑔挝粸榍了箍?kPa);v——皂膜流量計的氣體體積流量，單位為毫升每秒(mL/s);R——理想氣體常數(shù)8.314,單位為立方米帕斯卡每摩爾開爾文[(m3·Pa)/(mol·K)];t——測試溫度，單位為攝氏度(℃)。6GB/T42269—20228.2氣體滲透率氣體滲透率按公式(2)計算：式中：J——氣體滲透率，單位為摩爾每平方米帕斯卡秒[mol/(m2·Pa·s)];N——透氣通量，單位為摩爾每秒(mol/s);A——有效膜面積，單位為平方米(m2);p?——進氣側(cè)壓力傳感器讀數(shù)，單位為千帕斯卡(kPa);p?——當(dāng)?shù)卮髿鈮褐?，單位為千帕斯?kPa)。8.3平均壓力膜兩側(cè)平均壓力按公式(3)計算：式中：p——平均壓力，單位為千帕斯卡(kPa);p?——進氣側(cè)壓力傳感器讀數(shù)，單位為千帕斯卡(kPa);p?——當(dāng)?shù)卮髿鈮褐?，單位為千帕斯?kPa)。8.4平均孔徑以平均壓力p為橫坐標(biāo)，氣體滲透率J為縱坐標(biāo)作直線，可得氣體滲透率與平均壓力關(guān)系圖，得到截距B。和斜率ko。分離膜平均孔徑d按公式(4)計算：式中：d——平均孔徑，單位為微米(μm);關(guān)系圖中直線的截距，單位為摩爾每平方米帕斯卡秒[mol/(m2·Pa·s)];ko——氣體滲透率J與平均壓力p關(guān)系圖中直線的斜率，單位為摩爾每平方米帕斯卡秒千帕斯卡[mol/(m2·Pa·s·kPa)];R——理想氣體常數(shù)8.314,單位為立方米帕斯卡每摩爾開爾文[(m3·Pa)/(mol·K)];π——取值3.142;t——測試溫度，單位為攝氏度(℃);M試驗氣體摩爾質(zhì)量，單位為千克每摩爾(kg/mol);η——試驗氣體黏度，單位為帕斯卡秒(Pa·s)。試驗報告應(yīng)包括以下內(nèi)容：a)本文件編號；7GB/T42269—2022d)平均孔徑計算結(jié)果；GB/T42269—2022(資料性)平板膜滲透池結(jié)構(gòu)示意圖平板膜滲透池結(jié)構(gòu)示意圖見圖A.1。圖A.1平板