CN219539959U - 一种实验室用气体膜分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种实验室用气体膜分离装置，包括依次放置的气体钢瓶a、气体钢瓶b和吹扫气体钢瓶c，气体钢瓶a顶部依次连通有管路a、管路d、管路e和管路f，气体钢瓶b顶部依次连通有管路b、管路β、管路γ和管路δ，管路f和管路δ连通且交接处连通有管路g的一端，管路g的另一端连通有三通阀a，三通阀a分别连通有管路h和管路ε，管路h连通有加热组件，加热组件通过管路j连通有膜池组件，膜池组件通过管路t和管路s连通有三通阀e，三通阀e通过管路v连通有管路w，管路m连通有检测组件。本实用新型既节约时间，又可以通过吹扫气将渗进去的空气及时带走，从而减小实验误差。

Description

一种实验室用气体膜分离装置

技术领域

本实用新型属于气体膜分离技术领域，尤其涉及一种实验室用气体膜分离装置。

背景技术

膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离法指的是利用膜作为选择层，在膜两侧施加不同驱动力(如浓差、压差、温度和电位差等)，通过所筛分物质的性质差异，允许特定组分透过而达到分离的作用。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。

气体膜分离工艺参数一般需要经过实验获得，目前，对于气体分离膜的渗透性能的测试方法主要采用恒体积变压力法和恒压力变体积法。恒体积变压力法是指在测试过程中膜材料下游维持一定的真空度，采用高精度的压力传感器测量渗透端气体压力随时间的变化，并根据理想气体状态方程计算气体的渗透速率，恒体积变压力法对渗透仪气体管路的气密性要求较高，使得仪器造价昂贵。另外在测定过程中为了使膜下游达到一定的高真空度,往往需要很长的抽真空时间，因而很多研究者采用廉价、方便的恒压力变体积法，恒压力变体积法是指在膜的进料端(高压侧)维持一定的压力，而下游通过流量计或者色谱来检测渗透侧的气体流量。然而，在恒压力变体积法测定膜气体渗透性的装置中，膜池下游(渗透侧)往往跟大气(皂膜流量)或吹扫气(色谱测)相连通，这样会使空气或色谱吹气从膜的下游反扩散到上游，另外在更换测定气体的过程中往往在上游用待测气体长时间吹扫以排除残留的气体，这样既浪费时间、浪费待测气体，又在更换测定气体时难以排除被无机膜所吸附的气体，从而严重影响实验的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种实验室用气体膜分离装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种实验室用气体膜分离装置，包括依次放置的气体钢瓶a、气体钢瓶b和吹扫气体钢瓶c，所述气体钢瓶a顶部依次连通有管路a、管路d、管路e和管路f，所述气体钢瓶b顶部依次连通有管路b、管路β、管路γ和管路δ，所述管路f和所述管路δ连通且交接处连通有管路g的一端，所述管路g的另一端连通有三通阀a，所述三通阀a分别连通有管路h和管路ε，所述管路h连通有加热组件，所述加热组件通过管路j连通有膜池组件，所述膜池组件通过管路t、管路u和管路s连通有三通阀e，所述三通阀e通过管路v连通有管路w，所述膜池组件通过管路m与所述管路ε连通，所述管路m连通有检测组件，所述吹扫气体钢瓶c依次连通有管路c、管路y管路z和管路λ，所述管路λ与所述膜池组件连通。

优选的，所述加热组件包括与所述管路h连通的三通阀b，所述三通阀b分别连通有管路i和管路o，所述管路o固接并连通有加热器，所述加热器固接并连通有管路p，所述管路p和所述管路i分别与三通阀c连通，所述三通阀c通过管路j与所述膜池组件连通。

优选的，所述膜池组包括与所述管路j连通的三通阀d，所述三通阀d分别连通有管路k和管路q，所述管路k连通有膜池a，所述管路q连通有膜池b，所述膜池a通过管路s与所述三通阀e连通，所述膜池a分别连通有管路l和管路x，所述管路l连通有三通阀g，所述三通阀g通过管路r连通有膜池b，所述三通阀g连通有所述管路m，所述管路x连通有三通阀f，所述三通阀f通过管路θ与所述膜池b连通，所述三通阀f与所述管路λ连通。

优选的，所述检测组件包括与所述管路m连通的检测器，所述检测器连通有管路n，所述检测器通过电缆与计算机电性连接。

优选的，所述管路m上安装有皂膜流量计。

优选的，所述气体钢瓶a依次连通有减压阀a、电子流量计a和闸阀a，所述气体钢瓶b依次连通有减压阀b、电子流量计b和闸阀b。

优选的，所述吹扫气体钢瓶c依次连通有减压阀c、压力调节阀b和转子流量计。

优选的，所述管路v上安装有压力调节阀a。

本实用新型公开了以下技术效果：

1)吹扫气体钢瓶c与膜池组件相连，通过向膜池组件中通入恒定的吹扫气，将渗透侧的气体带入检测组件，另外，吹扫气还可以将更换气体分离膜材料时渗进去的空气及时带走，从而减小实验误差。

2)通过设置多个三通阀，用以改变气流方向，可以达到不同测试要求的测试结果。

3)通过加热组件的设置可以测试不同温度的气体渗透性。

4)通过膜池组件的设置可以检测不同面积的分离膜材料。

5)通过检测组件的设置实现了在线检测，即实时检测气体渗透情况。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图中：1、气体钢瓶a；2、气体钢瓶b；3、吹扫气体钢瓶c；4、管路a；5、管路b；6、管路c；7、管路d；8、管路e；9、管路f；10、管路g；11、管路h；12、管路i；13、管路j；14、管路k；15、管路l；16、管路m；17、电缆；18、管路n；19、管路o；20、管路p；21、管路q；22、管路r；23、管路s；24、管路t；25、管路u；26、管路v；27、管路w；28、管路x；29、管路y；30、管路z；31、管路λ；32、管路β；33、管路γ；34、管路δ；35、减压阀a；36、减压阀b；37、减压阀c；38、电子流量计a；39、电子流量计b；40、闸阀a；41、闸阀b；42、三通阀a；43、三通阀b；44、三通阀c；45、三通阀d；46、膜池a；47、膜池b；48、三通阀e；49、压力调节阀a；50、压力调节阀b；51、转子流量计；52、三通阀f；53、三通阀g；54、加热器；55、检测器；56、计算机；57、管路ε；58、管路θ；59、皂膜流量计。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1所示，本实用新型提供一种实验室用气体膜分离装置，包括依次放置的气体钢瓶a1、气体钢瓶b2和吹扫气体钢瓶c3，气体钢瓶a1顶部依次连通有管路a4、管路d7、管路e8和管路f9，气体钢瓶b2顶部依次连通有管路b5、管路β32、管路γ33和管路δ34，管路f9和管路δ34连通且交接处连通有管路g10的一端，管路g10的另一端连通有三通阀a42，三通阀a42分别连通有管路h11和管路ε57，管路h11连通有加热组件，加热组件通过管路j13连通有膜池组件，膜池组件通过管路t24、管路u25和管路s23连通有三通阀e48，三通阀e48通过管路v26连通有管路w27，膜池组件通过管路m16与管路ε57连通，管路m16连通有检测组件，吹扫气体钢瓶c3依次连通有管路c6、管路y29管路z30和管路λ31，管路λ31与膜池组件连通。

吹扫气体钢瓶c3与膜池组件相连，通过向膜池组件中通入恒定的吹扫气，将渗透侧的气体带入检测组件，另外，吹扫气还可以将更换气体分离膜材料时渗进去的空气及时带走，从而减小实验误差；通过设置多个三通阀，用以改变气流方向，可以达到不同测试要求的测试结果；通过加热组件的设置可以测试不同温度的气体渗透性；通过膜池组件的设置可以检测不同面积的分离膜材料；通过检测组件的设置实现了在线检测，即实时检测气体渗透情况。

进一步优化方案，加热组件包括与管路h11连通的三通阀b43，三通阀b43分别连通有管路i12和管路o19，管路o19固接并连通有加热器54，加热器54固接并连通有管路p20，管路p20和管路i12分别与三通阀c44连通，三通阀c44通过管路j13与膜池组件连通。

进一步优化方案，膜池组包括与管路j13连通的三通阀d45，三通阀d45分别连通有管路k14和管路q21，管路k14连通有膜池a46，管路q21连通有膜池b47，膜池a46通过管路s23与三通阀e48连通，膜池a46分别连通有管路l15和管路x28，管路l15连通有三通阀g53，三通阀g53通过管路r22连通有膜池b47，三通阀g53连通有管路m16，管路x28连通有三通阀f52，三通阀f52通过管路θ58与膜池b47连通，三通阀f52与管路λ31连通。

进一步优化方案，检测组件包括与管路m16连通的检测器55，检测器55连通有管路n18，检测器55通过电缆17与计算机56电性连接。管路n18的设置用于将气体排出。计算机56能够实时显示工作状态，能够实现在线监测的目的。

进一步优化方案，管路m16上安装有皂膜流量计59。

进一步优化方案，气体钢瓶a1依次连通有减压阀a35、电子流量计a38和闸阀a40，气体钢瓶b2依次连通有减压阀b36、电子流量计b39和闸阀b41。当减压阀a35和减压阀b36同时开启时，则设备测试混合气体渗透性能，当两阀其一开启，其一关闭时则设备测试单气体渗透性能；闸阀a40和闸阀b41的作用在于测试气体可以在单气体与混合气体之间方便转换。

进一步优化方案，吹扫气体钢瓶c3依次连通有减压阀c37、压力调节阀b50和转子流量计51。

进一步优化方案，管路v26上安装有压力调节阀a49。通过压力调节阀a49的设置，便于测试不同压力对气体渗透性以及分离效果的影响。

本实用新型的工作过程如下：

(1)实验前设备检查漏气情况：

首先打开气体钢瓶a1、气体钢瓶b2的减压阀a35和减压阀b36，调节电子流量计a38、电子流量计b39的示数，打开闸阀a40、闸阀b41，气体分别经过管路f9、管路δ34汇入管路g10，气体经过三通阀a42流向管路ε57，检测气体直接进入检测器55，而后将结果转化为电信号通过电缆17显示于计算机56，记录结果(一)；而后改变三通阀a42使其连接管路h11，气体流经常温管路i12，进入膜池组件，关闭三通阀e48，经过膜池组件的气体通过管路m16进入检测器55，而后将结果转化为电信号通过电缆17显示于计算机56，记录结果(二)，若结果(一)与结果(二)相比无明显变化，则说明装置整体气密性良好。

(2)恒压力变体积法实验过程：

经过上述设备检漏过程，在装置整体气密性良好的情况下，根据实验要求，将膜材料放入膜池a46或膜池b47，通过调节三通阀b43、三通阀c44，使气体流经管路i12或管路o19，通过调节三通阀d45、三通阀g53使气体进入膜池a46或膜池b47，调节吹扫气体钢瓶c3上的减压阀c37，调节压力调节阀b50、转子流量计51，调节三通阀d45使吹扫气体进入膜池吹扫，调节三通阀e48和压力调节阀a49使渗余气流经管路w27排出，渗透气流经管路m16进入检测器55，而后将结果转化为电信号通过电缆17显示于计算机56，通过调节压力调节阀a49，记录皂膜流量计59的示数和计算机56的结果，从而确定气体的渗透系数。

另外通过调节闸阀a40和闸阀b41，可以使检测气体在单气体与混合气体之间相互转换。

(3)实验用气体膜分离装置的关闭：

在完成实验之后，关闭三通阀f52、三通阀g53，取出膜材料，关闭减压阀a35、减压阀b36、减压阀c37，而后打开减压阀a35小阀、减压阀b36小阀、减压阀c37小阀，打开三通阀f52，，使管道内的余气通过管路w27排出室外，待电子流量计a38、电子流量计b39、转子流量计51的示数将为“0”后，关闭闸阀a40、闸阀b41、压力调节阀b50、转子流量计51、三通阀a42、三通阀b43、三通阀c44、三通阀d45、三通阀f52、三通阀g53、三通阀e48、压力调节阀a49，关闭减压阀a35小阀、减压阀b36小阀、减压阀c37小阀，关闭电子流量计a38、电子流量计b39，待检测器55温度降为室温后关闭检测器55，关闭计算机56。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种实验室用气体膜分离装置，其特征在于：包括依次放置的气体钢瓶a(1)、气体钢瓶b(2)和吹扫气体钢瓶c(3)，所述气体钢瓶a(1)顶部依次连通有管路a(4)、管路d(7)、管路e(8)和管路f(9)，所述气体钢瓶b(2)顶部依次连通有管路b(5)、管路β(32)、管路γ(33)和管路δ(34)，所述管路f(9)和所述管路δ(34)连通且交接处连通有管路g(10)的一端，所述管路g(10)的另一端连通有三通阀a(42)，所述三通阀a(42)分别连通有管路h(11)和管路ε(57)，所述管路h(11)连通有加热组件，所述加热组件通过管路j(13)连通有膜池组件，所述膜池组件通过管路t(24)、管路u(25)和管路s(23)连通有三通阀e(48)，所述三通阀e(48)通过管路v(26)连通有管路w(27)，所述膜池组件通过管路m(16)与所述管路ε(57)连通，所述管路m(16)连通有检测组件，所述吹扫气体钢瓶c(3)依次连通有管路c(6)、管路y(29)管路z(30)和管路λ(31)，所述管路λ(31)与所述膜池组件连通。

2.根据权利要求1所述的实验室用气体膜分离装置，其特征在于：所述加热组件包括与所述管路h(11)连通的三通阀b(43)，所述三通阀b(43)分别连通有管路i(12)和管路o(19)，所述管路o(19)固接并连通有加热器(54)，所述加热器(54)固接并连通有管路p(20)，所述管路p(20)和所述管路i(12)分别与三通阀c(44)连通，所述三通阀c(44)通过管路j(13)与所述膜池组件连通。

3.根据权利要求2所述的实验室用气体膜分离装置，其特征在于：所述膜池组包括与所述管路j(13)连通的三通阀d(45)，所述三通阀d(45)分别连通有管路k(14)和管路q(21)，所述管路k(14)连通有膜池a(46)，所述管路q(21)连通有膜池b(47)，所述膜池a(46)通过管路s(23)与所述三通阀e(48)连通，所述膜池a(46)分别连通有管路l(15)和管路x(28)，所述管路l(15)连通有三通阀g(53)，所述三通阀g(53)通过管路r(22)连通有所述膜池b(47)，所述三通阀g(53)连通有所述管路m(16)，所述管路x(28)连通有三通阀f(52)，所述三通阀f(52)通过管路θ(58)与所述膜池b(47)连通，所述三通阀f(52)与所述管路λ(31)连通。

4.根据权利要求3所述的实验室用气体膜分离装置，其特征在于：所述检测组件包括与所述管路m(16)连通的检测器(55)，所述检测器(55)连通有管路n(18)，所述检测器(55)通过电缆(17)与计算机(56)电性连接。

5.根据权利要求4所述的实验室用气体膜分离装置，其特征在于：所述管路m(16)上安装有皂膜流量计(59)。

6.根据权利要求1所述的实验室用气体膜分离装置，其特征在于：所述气体钢瓶a(1)依次连通有减压阀a(35)、电子流量计a(38)和闸阀a(40)，所述气体钢瓶b(2)依次连通有减压阀b(36)、电子流量计b(39)和闸阀b(41)。

7.根据权利要求1所述的实验室用气体膜分离装置，其特征在于：所述吹扫气体钢瓶c(3)依次连通有减压阀c(37)、压力调节阀b(50)和转子流量计(51)。

8.根据权利要求1所述的实验室用气体膜分离装置，其特征在于：所述管路v(26)上安装有压力调节阀a(49)。