一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子功能膜材料性能測定領域，具體涉及一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置。
【背景技術】
[0002]在我國，離子交換膜的選擇透過性在88°/『94%之間，嚴重阻礙了離子交換膜在工業方面的應用。濕法冶金工業溶液體系較為復雜，對膜的性能要求較高，尤其是在膜的選擇透過性方面。離子交換膜的基礎理論為“雙電層排斥一孔道封閉一空穴傳遞”，即膜孔徑是影響離子交換膜選擇透過性之一，由于離子交換膜上不均勻的大孔徑很容易造成離子泄漏，從而降低了離子交換膜的選擇透過性。因此，要提高膜的選擇透過性，了解并準確測定膜面上孔徑的分布及大小是關鍵問題所在。
[0003]目前，離子交換膜孔徑的測定多采用掃描電鏡法直接觀察膜表面的情況，并計量孔個數。但由于采用的數據處理數學模型不同，得出的孔分布情況也不同，而且掃描電鏡價格較貴，操作復雜，不適合大規模應用。
【發明內容】
[0004]本發明目的:為了準確測定離子交換膜的膜孔徑分布及大小，本發明提供一種測定離子交換膜膜孔徑的裝置，此裝置可大大減少觀測氣泡時誤差，且制作成本低、簡單易操作、測定結果準確可靠、可大規模應用。
[0005]本發明的技術方案是:
一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，包括氣體循環系統、進氣室、樣品室、氣泡檢測器、液體循環系統。所述的樣品室上方盛有有機溶液，所述的氣體循環系統、液體循環系統分別對應于樣品室的左側和右側，其特征在于:
(1)氣體循環系統由進氣口、氬氣壓縮機、壓力調節閥、精密壓力表、連通閥、放氣閥、氣體流量計依次連接完成；
(2)液體循環管路依次由液體流量計、注射閥、溢流閥、加壓栗、儲液室組成，儲液室低于樣品室。
[0006]所述的氣體流量計位于氣體循環系統中，其中一端連接進氣室。
[0007]所述的進氣室位于樣品室下方，由有機玻璃或者聚四氟乙烯制成，形狀為長方體。
[0008]所述的樣品室包括離子交換膜試樣、十字壓板及上方的有機溶液，離子交換膜為I張，平行放置，并用兩張十字壓板粘接且用卡槽固定在樣品室中，十字壓板材料為聚四氟乙稀。
[0009]所述的樣品室上方的有機溶液由丙三醇、甘油三脂與水組成，其中丙三醇為80%，甘油三酯為10%，水為10%，此混合液表面張力為一固定值。
[0010]所述的氣泡檢測器與樣品室上方溶液平行放置，用于觀察測定過程中產生的氣泡。
[0011]本發明具備的特點:該測定離子交換膜孔徑的裝置價格低廉，操作簡單，測定結果準確，可大規模應用。
【附圖說明】
[0012]圖1 一種用于測定離子交換膜膜孔徑的裝置結構示意圖1-氬氣壓縮機，2-壓力調節閥，3-精密壓力表，4-連通閥，5-放氣閥，6-氣體流量計，7-進氣室，8-樣品室(含十字壓板及有機溶液)，9-氣泡檢測器，10-液體流量計，11-注射閥，12-溢流閥，13-加壓栗，14-儲液室，15-離子交換膜試樣。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖1對本發明做詳細說明。
[0014]如圖1所示，一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，包括氣體循環系統、進氣室7、樣品室8、氣泡檢測器9、液體循環系統。所述的樣品室7上方盛有有機溶液，所述的氣體循環系統、液體循環系統分別對應于樣品室的左側和右側，其特征在于:
(1)氣體循環系統由進氣口、氬氣壓縮機1、壓力調節閥2、精密壓力表3、連通閥4、放氣閥5、氣體流量計6依次連接組成；
(2)液體循環管路依次由液體流量計10、注射閥11、溢流閥12、加壓栗13、儲液室14組成，儲液室14低于樣品室8。
[0015]所述的氣體流量計6位于氣體循環系統中，其中一端連接進氣室7。
[0016]所述的進氣室7位于樣品室8下方，由有機玻璃或者聚四氟乙烯制成，形狀為長方體。
[0017]所述的樣品室8包括離子交換膜試樣15、十字壓板及上方的有機溶液，離子交換膜樣品為I張，平行放置，用兩張十字壓板粘接并用卡槽固定在樣品室中，十字壓板材料為聚四氟乙烯。
[0018]所述的樣品室8上方的有機溶液由丙三醇、甘油三酯與水組成，其成分為:丙三醇80%，甘油三酯10%，水10%，此混合液表面張力為一固定值。
[0019]氬氣經氬氣壓縮機1、氣體循環系統進入進氣室7，并通過放氣閥4控制其氣壓；液體通過液體注液系統實現注液。
[0020]實施例1
離子交換膜采用全氟陽離子交換膜，經預處理后分別用兩張聚四氟乙烯十字壓板粘接后用卡槽固定在樣品室中。首先開啟注射閥11，借助加壓栗13，將儲液室14里的有機溶液充盈到樣品室8中，液位高出離子交換膜樣品15 1mm左右；開始運行此裝置后，氬氣自氬氣壓縮機I產生，經氣體循環系統進入進氣室7，壓力控制在246KPa左右(控制的壓力既要滿足產生氣泡的要求，又不能太大而沖破離子交換膜)，進氣室7由有機玻璃制成，形狀為長方體。在離子交換膜樣品表面或者有機液體中能通過氣泡檢測器觀察到氣泡產生，第一個氣泡產生的同時記錄精密壓力表3的壓力讀數，根據Laplace公式r=2a σ cos θ /ρ(其中，a為系統修正系數，σ為有機溶液界面張力，Θ為潤濕角，P為流體介質通過孔道兩端壓差)，即可算得最大膜孔徑為26.12 μ m。
[0021]實施例2 離子交換膜采用1NSEP?系列異相陽離子交換膜，經預處理后分別用兩張聚四氟乙烯十字壓板粘接后用卡槽固定在樣品室中。首先開啟注射閥11，借助加壓栗13，將儲液室14里的有機溶液充盈到樣品室8中，液位高出離子交換膜樣品15 1mm左右；開始運行此裝置后，氬氣自氬氣壓縮機I產生，經氣體循環系統進入進氣室7，壓力控制在260KPa左右(控制的壓力既要滿足產生氣泡的要求，又不能太大而沖破離子交換膜)，進氣室7由有機玻璃制成，形狀為長方體。在離子交換膜樣品表面或者有機液體中能通過氣泡檢測器觀察到氣泡產生，第一個氣泡產生的同時記錄精密壓力表3的壓力讀數，根據Laplace公式r=2a ο cos Θ /p (其中，a為系統修正系數，σ為有機溶液界面張力，Θ為潤濕角，ρ為流體介質通過孔道兩端壓差)，即可算得最大膜孔徑為30.5 μπι。
[0022]實施例3
離子交換膜采用Flem1n陰離子交換膜，經預處理后分別用兩張聚四氟乙烯十字壓板粘接后用卡槽固定在樣品室中。首先開啟注射閥11，借助加壓栗13，將儲液室14里的有機溶液充盈到樣品室8中，液位高出離子交換膜樣品15 1mm左右；開始運行此裝置后，氬氣自氬氣壓縮機I產生，經氣體循環系統進入進氣室7，壓力控制在0.25MPa左右(控制的壓力既要滿足產生氣泡的要求，又不能太大從而沖破離子交換膜)，進氣室7由有機玻璃制成，形狀為長方體。此時，在離子交換膜樣品表面或者有機液體中能通過氣泡檢測器觀察到氣泡產生，第一個氣泡產生的同時記錄精密壓力表3的讀數，根據Laplace公式r=2a σ cos Θ /p(其中，a為系統修正系數，σ為有機溶液界面張力，Θ為潤濕角，ρ為流體介質通過孔道兩端壓差)，即可算得最大膜孔徑的數值為30.68 μ m0
[0023]
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，包括氣體循環系統、進氣室、樣品室、氣泡檢測器、液體循環系統，所述的樣品室上方盛有有機溶液，所述的氣體循環系統、液體循環系統分別對應于樣品室的左側和右側，其特征在于: (1)氣體循環系統由進氣口、氬氣壓縮機、壓力調節閥、精密壓力表、連通閥、放氣閥、氣體流量計依次連接完成； (2)液體循環管路依次由液體流量計、注射閥、溢流閥、加壓栗、儲液室組成，儲液室低于樣品室。2.根據權利要求1所述的一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，其特征在于:所述的氣體流量計位于氣體循環系統中，其中一端連接進氣室。3.根據權利要求1所述的一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，其特征在于:所述的進氣室位于樣品室下方，由有機玻璃或者聚四氟乙烯制成，形狀為長方體。4.根據權利要求1所述的一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，其特征在于:所述的樣品室包括離子交換膜試樣、十字壓板及上方的有機溶液，離子交換膜為1張，平行放置，并用兩張十字壓板粘接且用卡槽固定在樣品室中，十字壓板材料為聚四氟乙烯。5.根據權利要求1所述的一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，其特征在于:所述的樣品室上方的有機溶液由丙三醇、甘油三脂與水組成，其中丙三醇為80%，甘油三酯為10%，水為10%，此混合液表面張力為一固定值。6.根據權利要求1所述的一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，其特征在于:所述的氣泡檢測器與樣品室上方溶液平行放置，用于觀察測定過程中產生的氣泡，減少觀測氣泡時的誤差。
【專利摘要】本發明提供一種用于測定離子交換膜孔徑的裝置，包括氣體循環系統、進氣室、樣品室、氣泡檢測器、液體循環系統。樣品室上方盛有有機溶液，氣體循環系統、液體循環系統分別對應于樣品室的左側和右側。氣體循環系統由進氣口、氬氣壓縮機、壓力調節閥、精密壓力表、連通閥、放氣閥、氣體流量計依次連接完成；液體循環管路依次由液體流量計、注射閥、溢流閥、加壓泵、儲液室組成，儲液室低于樣品室。本發明完全解決了掃描電鏡法測離子交換膜孔徑時價格貴、操作復雜，無法大規模應用的問題，大大減少了氣泡觀測誤差，且制作成本低、簡單易操作、測定結果準確可靠。
【IPC分類】B01D65/10
【公開號】CN105289315
【申請號】CN201510826450
【發明人】周鍵, 張學敏, 王三反
【申請人】蘭州交通大學
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年11月25日