氣體分離膜是近年來(lái)發(fā)展很快的一項(xiàng)新技術(shù)。不同的高分子膜對(duì)不同種類(lèi)的氣體分子的透過(guò)率和選擇性不同，因而可以從氣體混合物中選擇分離某種氣體。如從空氣中收集氧，從合成氨尾氣中回收氫，從石油裂解的混合氣中分離氫、一氧化碳等。

按照分離機(jī)理，氣體分離膜大致可分為3類(lèi)

1.“單一"溶解-擴(kuò)散膜

這類(lèi)膜傳質(zhì)過(guò)程為：上游氣相中氣體分子首先溶解于膜，然后擴(kuò)散過(guò)膜，最后在下游氣相中解吸。這類(lèi)膜可進(jìn)一步分為3種：聚合物溶解-擴(kuò)散膜、分子篩和表面選擇流膜。

聚合物溶解-擴(kuò)散膜是商業(yè)應(yīng)用膜的主要材料，多為玻璃態(tài)聚合物與像膠態(tài)聚合物。玻璃態(tài)聚合物優(yōu)先透過(guò)小的非可凝性氣體，如H2、N2和CH4等；像膠態(tài)聚合物優(yōu)先滲透透大的可凝性氣體，如丙烷和丁烷。

聚合物溶解-擴(kuò)散膜較其他膜材料更具經(jīng)濟(jì)性，是氣體分離用膜的主要材料，其主要問(wèn)題是高溫、高壓及存在高吸附性組分時(shí)，穩(wěn)定性會(huì)受到影響。

分子篩膜材料是另一種選擇，主要借助分子大小差異實(shí)現(xiàn)分離。這類(lèi)膜具有非常小的、可排斥某些分子的超微孔，而允許另一些分子通過(guò)。實(shí)驗(yàn)室研究表明這類(lèi)膜的滲透性能吸引力。然而，這類(lèi)膜加工困難，易碎，制造費(fèi)用昂貴。

表面選擇流膜 有利于較大滲透物透過(guò)膜，而截留較小的組分。這類(lèi)分離可通過(guò)表面選擇流膜實(shí)現(xiàn)。這類(lèi)膜具有納米孔隙，在孔隙表面上對(duì)吸附能力較強(qiáng)的組分選擇吸附，然后吸附組分通過(guò)孔表面擴(kuò)散。由于吸附分子在膜孔中不產(chǎn)生空隙，從而對(duì)小的非吸附組分的傳遞產(chǎn)生阻力。最近，研究人員正在使用表面選擇流機(jī)理的膜組件進(jìn)行中間放大試驗(yàn)。

2.“復(fù)雜"溶解-擴(kuò)散膜

這類(lèi)膜類(lèi)似于“單一"溶解-擴(kuò)散膜，但分離機(jī)理較“單一"溶解-擴(kuò)散膜復(fù)雜。可以進(jìn)一步分為2類(lèi)：促進(jìn)傳遞膜和氫分離用鈀（合金）膜。

促進(jìn)傳遞膜 優(yōu)點(diǎn)是：在低的濃度推動(dòng)力下即可實(shí)現(xiàn)高的滲透性能，選擇性高；缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，至今尚無(wú)工業(yè)化應(yīng)用。

鈀基膜 其對(duì)氫具有很高的選擇性。氫分子在鈀膜表面吸附解離，形成具有部分共價(jià)鍵的鈀雜化物；然后原子氫在金屬內(nèi)部擴(kuò)散過(guò)膜，并在膜下游重新結(jié)合為氫分子。由于純鈀膜經(jīng)多個(gè)氫吸附和脫附循環(huán)后會(huì)發(fā)生氫脆，常用鈀合金代替。這類(lèi)膜的典型用途是作為膜的反應(yīng)器，結(jié)合某些反應(yīng)在一個(gè)單元中完成氫的產(chǎn)生和分離。

3.離子導(dǎo)體膜

由離子導(dǎo)體材料制成，其中最重要的是固體氧化物膜和質(zhì)子交換膜。

固體氧化物膜 可分為2類(lèi)：混合離子電子導(dǎo)體（MIEC）和固體氧化物。MIEC能夠傳導(dǎo)氧離子和電子，用于需要氧或氧離子的非電化學(xué)過(guò)程。固體氧化物則僅傳導(dǎo)氧離子，不傳導(dǎo)電子，這種情況下，電子通過(guò)外電路傳導(dǎo)，產(chǎn)生電能。氧的傳遞過(guò)程包括2個(gè)氣-膜表面的電化學(xué)反應(yīng)和氧離子透過(guò)固體氧化物膜等3個(gè)步驟。與聚合物膜相比，這類(lèi)膜具有高的選擇性和通量，但需要高溫（700℃）下操作，大規(guī)模應(yīng)用前需要解決高溫密封，以及膜對(duì)溫度的敏感性等問(wèn)題。

質(zhì)子交換膜 從某種意義上說(shuō)是固體氧化物的類(lèi)似物，也是只傳導(dǎo)質(zhì)子，不傳導(dǎo)電子。膜材料可以為聚合物或無(wú)機(jī)物，為Nafion（噶種磺化聚合物）。這類(lèi)膜已在燃料電池中獲得應(yīng)用。

SYSTESTER思克SMT-275 膜分離測(cè)試分析儀專(zhuān)業(yè)用于分離膜對(duì)各種氣體的透過(guò)率、選擇性、分離率的定性定量測(cè)定，包括：1.分離膜單一、混合氣體的氣體透過(guò)率測(cè)定。2.分離膜多組分氣體選擇性、分離率的測(cè)定。氣體膜分離技術(shù)是利用原料混合氣體中不同氣體對(duì)于高分子聚合物氣體分離膜材料本身具有不同的滲透率，以高分子聚合物氣體分離膜兩側(cè)氣體的壓力差為推動(dòng)力，在滲透?jìng)?cè)得到滲透率大的氣體富集的物料，在為滲透?jìng)?cè)得到不易滲透氣體富集的分離氣，從而達(dá)到氣體分離的目的。滿(mǎn)足廣大科研機(jī)構(gòu)與院校對(duì)高分子聚合物氣體分離膜材料的阻隔性能研究需求。