CN205323551U - 一种用于测定离子交换膜孔径的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于测定离子交换膜孔径的装置，包括气体循环系统、进气室、样品室、气泡检测器、液体循环系统。样品室上方盛有浸膜液，气体循环系统、液体循环系统分别对应于样品室的左侧和右侧。气体循环系统由进气口、氩气压缩机、压力调节阀、精密压力表、连通阀、放气阀、气体流量计依次连接完成；液体循环管路依次由液体流量计、注射阀、溢流阀、加压泵、储液室组成，储液室低于样品室。本实用新型完全解决了扫描电镜法测离子交换膜孔径时价格贵、操作复杂，无法大规模应用的问题，大大减少了气泡观测误差，且制作成本低、简单易操作、测定结果准确可靠。

Description

一种用于测定离子交换膜孔径的装置

技术领域

本发明属于高分子功能膜材料性能测定领域，具体涉及一种用于测定离子交换膜孔径的装置。

背景技术

在我国，离子交换膜的选择透过性在88%~94%之间，严重阻碍了离子交换膜在工业方面的应用。湿法冶金工业溶液体系较为复杂，对膜的性能要求较高，尤其是在膜的选择透过性方面。离子交换膜的基础理论为“双电层排斥—孔道封闭—空穴传递”，即膜孔径是影响离子交换膜选择透过性之一，由于离子交换膜上不均匀的大孔径很容易造成离子泄漏，从而降低了离子交换膜的选择透过性。因此，要提高膜的选择透过性，了解并准确测定膜面上孔径的分布及大小是关键问题所在。

目前，离子交换膜孔径的测定多采用扫描电镜法直接观察膜表面的情况，并计量孔个数。但由于采用的数据处理数学模型不同，得出的孔分布情况也不同，而且扫描电镜价格较贵，操作复杂，不适合大规模应用。

发明内容

本发明目的：为了准确测定离子交换膜的膜孔径分布及大小，本发明提供一种测定离子交换膜膜孔径的装置，此装置可大大减少观测气泡时误差，且制作成本低、简单易操作、测定结果准确可靠、可大规模应用。

本发明的技术方案是：

一种用于测定离子交换膜孔径的装置，包括气体循环系统、进气室、样品室、气泡检测器、液体循环系统。所述的样品室上方盛有浸膜液，所述的气体循环系统、液体循环系统分别对应于样品室的左侧和右侧，其特征在于：

（1）气体循环系统由进气口、氩气压缩机、压力调节阀、精密压力表、连通阀、放气阀、气体流量计依次连接完成；

（2）液体循环管路依次由液体流量计、注射阀、溢流阀、加压泵、储液室组成，储液室低于样品室。

所述的气体流量计位于气体循环系统中，其中一端连接进气室。

所述的进气室位于样品室下方，由有机玻璃或者聚四氟乙烯制成，形状为长方体。

所述的样品室包括离子交换膜试样、十字压板及上方的浸膜液，离子交换膜为1张，平行放置，并用两张十字压板粘接且用卡槽固定在样品室中，十字压板材料为聚四氟乙烯。

所述的样品室上方的浸膜液由丙三醇、甘油三脂与水组成，其中丙三醇为80%，甘油三酯为10%，水为10%，此浸膜液表面张力为一固定值。

所述的气泡检测器与样品室上方溶液平行放置，用于观察测定过程中产生的气泡。

本发明具备的特点：该测定离子交换膜孔径的装置价格低廉，操作简单，测定结果准确，可大规模应用。

附图说明

图1一种用于测定离子交换膜膜孔径的装置结构示意图

1-氩气压缩机，2-压力调节阀，3-精密压力表，4-连通阀，5-放气阀，6-气体流量计，7-进气室，8-样品室（含十字压板及浸膜液），9-气泡检测器，10-液体流量计，11-注射阀，12-溢流阀，13-加压泵，14-储液室，15-离子交换膜试样。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做详细说明。

如图1所示，一种用于测定离子交换膜孔径的装置，包括气体循环系统、进气室7、样品室8、气泡检测器9、液体循环系统。所述的样品室7上方盛有浸膜液，所述的气体循环系统、液体循环系统分别对应于样品室的左侧和右侧，其特征在于：

（1）气体循环系统由进气口、氩气压缩机1、压力调节阀2、精密压力表3、连通阀4、放气阀5、气体流量计6依次连接组成；

（2）液体循环管路依次由液体流量计10、注射阀11、溢流阀12、加压泵13、储液室14组成，储液室14低于样品室8。

所述的气体流量计6位于气体循环系统中，其中一端连接进气室7。

所述的进气室7位于样品室8下方，由有机玻璃或者聚四氟乙烯制成，形状为长方体。

所述的样品室8包括离子交换膜试样15、十字压板及上方的浸膜液，离子交换膜样品为1张，平行放置，用两张十字压板粘接并用卡槽固定在样品室中，十字压板材料为聚四氟乙烯。

所述的样品室8上方的浸膜液由丙三醇、甘油三酯与水组成，其成分为：丙三醇80%，甘油三酯10%，水10%，此浸膜液表面张力为一固定值。

氩气经氩气压缩机1、气体循环系统进入进气室7，并通过放气阀4控制其气压；液体通过液体注液系统实现注液。

实施例1

离子交换膜采用全氟阳离子交换膜，经预处理后分别用两张聚四氟乙烯十字压板粘接后用卡槽固定在样品室中。首先开启注射阀11，借助加压泵13，将储液室14里的浸膜液充盈到样品室8中，液位高出离子交换膜样品1510mm左右；开始运行此装置后，氩气自氩气压缩机1产生，经气体循环系统进入进气室7，压力控制在246KPa左右（控制的压力既要满足产生气泡的要求，又不能太大而冲破离子交换膜），进气室7由有机玻璃制成，形状为长方体。在离子交换膜样品表面或者浸膜液中能通过气泡检测器观察到气泡产生，第一个气泡产生的同时记录精密压力表3的压力读数，根据Laplace公式r=2aσcosθ/p（其中，a为系统修正系数，σ为有机溶液界面张力，θ为润湿角，p为流体介质通过孔道两端压差），即可算得最大膜孔径为26.12μm。

实施例2

离子交换膜采用IONSEP^TM系列异相阳离子交换膜，经预处理后分别用两张聚四氟乙烯十字压板粘接后用卡槽固定在样品室中。首先开启注射阀11，借助加压泵13，将储液室14里的浸膜液充盈到样品室8中，液位高出离子交换膜样品1510mm左右；开始运行此装置后，氩气自氩气压缩机1产生，经气体循环系统进入进气室7，压力控制在260KPa左右（控制的压力既要满足产生气泡的要求，又不能太大而冲破离子交换膜），进气室7由有机玻璃制成，形状为长方体。在离子交换膜样品表面或者浸膜液中能通过气泡检测器观察到气泡产生，第一个气泡产生的同时记录精密压力表3的压力读数，根据Laplace公式r=2aσcosθ/p（其中，a为系统修正系数，σ为有机溶液界面张力，θ为润湿角，p为流体介质通过孔道两端压差），即可算得最大膜孔径为30.5μm。

实施例3

离子交换膜采用Flemion阴离子交换膜，经预处理后分别用两张聚四氟乙烯十字压板粘接后用卡槽固定在样品室中。首先开启注射阀11，借助加压泵13，将储液室14里的浸膜液充盈到样品室8中，液位高出离子交换膜样品1510mm左右；开始运行此装置后，氩气自氩气压缩机1产生，经气体循环系统进入进气室7，压力控制在0.25MPa左右（控制的压力既要满足产生气泡的要求，又不能太大从而冲破离子交换膜），进气室7由有机玻璃制成，形状为长方体。此时，在离子交换膜样品表面或者浸膜液中能通过气泡检测器观察到气泡产生，第一个气泡产生的同时记录精密压力表3的读数，根据Laplace公式r=2aσcosθ/p（其中，a为系统修正系数，σ为有机溶液界面张力，θ为润湿角，p为流体介质通过孔道两端压差），即可算得最大膜孔径的数值为30.68μm。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于测定离子交换膜孔径的装置，包括气体循环系统、进气室、样品室、气泡检测器、液体循环系统，所述的样品室上方盛有浸膜液，所述的气体循环系统、液体循环系统分别对应于样品室的左侧和右侧，其特征在于：气体循环系统由进气口、氩气压缩机、压力调节阀、精密压力表、连通阀、放气阀、气体流量计依次连接完成；液体循环管路依次由液体流量计、注射阀、溢流阀、加压泵、储液室组成，储液室低于样品室。

2.根据权利要求1所述的一种用于测定离子交换膜孔径的装置，其特征在于：所述的气体流量计位于气体循环系统中，其中一端连接进气室。

3.根据权利要求1所述的一种用于测定离子交换膜孔径的装置，其特征在于：所述的进气室位于样品室下方，由有机玻璃或者聚四氟乙烯制成，形状为长方体。

4.根据权利要求1所述的一种用于测定离子交换膜孔径的装置，其特征在于：所述的样品室包括离子交换膜试样、十字压板及上方的浸膜液，离子交换膜为1张，平行放置，并用两张十字压板粘接且用卡槽固定在样品室中，十字压板材料为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求1所述的一种用于测定离子交换膜孔径的装置，其特征在于：所述的气泡检测器与样品室上方溶液平行放置，用于观察测定过程中产生的气泡，减少观测气泡时的误差。