膜分离技术是一种经济、环境友好型的高效气体分离方法,受到越来越多的学者和企业青睐。有机聚合物膜和无机膜是两种不同类型且被广泛应用的膜材料,分别遵循溶解-扩散和吸附-扩散两种不同的传递机理。本文主要对聚合物膜（聚砜）和无机膜（碳分子筛膜）上的二元混合气体的渗透过程进行动态以及稳态的系统实验研究,并对碳分子筛膜上的二元渗透过程进行模拟研究。本文采用一种冷阱耦合传统time-lag装置的新装置测量二元渗透物中各组分的渗透表现。研究发现聚合物膜和无机膜的二元渗透过程的动态表现具有极大的差异性,而在稳态渗透速率和选择性上则表现类似。无机碳分子筛膜的气体分离效率十分卓越,并且其渗透速率与进料浓度之间具有极强的关联性。本文研究了三种混合气体CO2-He、CO2-N2和CO2-CH4在碳分子筛膜上的渗透表现,其中CO2-He符合竞争吸附-主导情形,CO2和He由于竞争吸附造成的浓度的衰退会最终反映在它们的渗透速率上,两者的二元渗透速率均低于相同条件下它们的一元渗透速率,而弱吸附气体He则受到更大的影响;CO2-N2和CO2-CH4符合竞争扩散-主导情形,不同分子间的相互摩擦力的作用掩盖了竞争吸附所带来的负面作用,在孔道内分子碰撞后快扩散分子CO2会将部分机动性传递给慢扩散分子（N2或CH4）,最终导致CO2的渗透速率下降,而N2或CH4的渗透速率则高于相同条件下它们的一元渗透速率,且随着快扩散分子在混合物进料分率的提升,慢扩散分子的渗透速率将被进一步提速。将著名的Maxwell-Stefan理论与Modified HIO模型相结合,对碳分子筛膜上的CO2-N2渗透进行了详细的稳态模拟,研究发现:（1）忽略分子相互摩擦力将导致模拟结果与实验结果偏差较大;（2）Vignes模型低估了真实环境下二氧化碳和氮气之间的相互摩擦力;（3）本文提出的一种常数型假设能够较好的拟合实验数据,气体的扩散速率大约是扩散交换系数值的10～100倍。本文在模拟结果的基础上揭示了气体在碳分子筛膜内部的传质过程中的浓度分布曲线。