膜表征方法簡介

1、膜表征法簡介，名稱：王東專業(yè)：化學(xué)工程、膜表面和剖面結(jié)構(gòu)：電子顯微鏡、原子力顯微鏡孔徑和孔徑分布：泡沫壓壓法、過濾速度法、水銀壓法、濕膜空氣過濾法、電子顯微鏡觀察法阻斷率：溶質(zhì)截留率測定法(用于UF)簡單電子顯微鏡的分辨率為0.01米(10納米)，高級電子顯微鏡的分辨率約為5納米(微過濾器的孔徑為0.110米)。掃描電子顯微鏡是表征微型濾鏡的簡單有效的儀器。您可以獲得曲面、橫截面和地板的清晰簡潔的圖像。原理：動(dòng)能1-25V的入射電子(也稱為一次電子)剛剛撞擊樣品，從樣品表面原子撞擊二次電子，這些二次電子在探測器的屏幕上形成一定的圖像。為了防止樣品燃燒，可以在表面復(fù)蓋導(dǎo)電層，防止表面帶電，通常用

2、金做的薄層，即噴霧。掃描電子顯微鏡原理示意圖，SEM方法觀察的聚酯酰胺膜的表面(放大倍數(shù)3000)，不對稱聚砜超濾膜截面，原子力顯微鏡-AFM，原子力顯微鏡(AFM)是檢測表面結(jié)構(gòu)的方法，根據(jù)AFM圖像的橫截面，可以獲得孔徑和孔隙度。此方法的優(yōu)點(diǎn)是無需預(yù)處理樣品。此外，較大的力會(huì)損壞聚合物的結(jié)構(gòu)。原子力顯微鏡是一種剛表征表面的新方法。直徑小于10nm的非常尖的探針掃掠用一定的力測量的表面時(shí)，樣品表面和對微力敏感的元素之間非常弱的原子產(chǎn)生相互作用力，測量這些力，就能得到樣品表面的掃描結(jié)果。利用微型懸臂梁，可以在很小的相互作用力下進(jìn)行檢測，利用傳感器檢測這種變化，可以獲得作用力分布信息，以納米級分

3、辨率獲取表面結(jié)構(gòu)信息。泡沫壓法、泡沫壓法是微孔膜最大孔徑和平均孔徑的測量方法。該方法的原理是通過充滿液體的薄膜測量氣體所需的壓力。膜的上部與液體(如水)接觸，所有膜孔內(nèi)都充滿液體，使膜濕潤，過濾器底部與空氣連接，氮?dú)鈮毫υ黾右欢浚菽蜁?huì)通過膜。膜面產(chǎn)生第一個(gè)氣泡時(shí)的壓力是膜最大孔徑的壓力，膜面上氣泡的發(fā)生通常是膜最小孔徑的壓力。壓力和孔半徑之間的關(guān)系由Laplace方程式確定。氣泡壓力法原理，r為毛細(xì)管孔半徑，m；對于液體/空氣界面的表面張力(N/m)，過濾速度方法假定毛細(xì)管孔通過使用Hagen-Poiseuille方程測量在特定壓力下通過膜的通量，可以獲得孔直徑。通過改變壓力，可以結(jié)合氣

4、泡點(diǎn)法和滲透法測量孔徑分布。液體流過Q:膜；N:孔密度：R:孔半徑；S:有效膜面積；P:應(yīng)用壓力；T:液體通過膜所需的時(shí)間；滲透壓流體粘度；D:毛孔長度，即膜的厚度，按常識計(jì)算的膜的滲透率，即膜的水流量。進(jìn)入膜的孔半徑：過濾速度法的裝置將膜放在測試池中(與泡沫壓力法相反)，液體(通常是水)逐漸上升，通過測試膜。所有泡沫排出后，將壓力升高到一定值，并收集在規(guī)定時(shí)間內(nèi)通過膜的液體量。過濾法在膜上施加壓力，泡沫壓力法在膜下施加壓力。只要測量膜的厚度，就可以通過膜的液體量和孔隙度，根據(jù)常識計(jì)算膜的孔徑。水銀壓法，水銀壓法將水銀注入干膜，用不同的壓力測量水銀的體積。壓力和孔徑的關(guān)系仍然滿足Laplace

5、方程。汞的其他潤濕膜(接觸角度大于90度)，汞和聚合物材料的接觸角度一般為141.3度，汞/空氣界面的表面張力為0.48N/m可用孔直徑-孔比的累積曲線，差后孔直徑分布曲線，壓力汞方法孔直徑積分和微分曲線，濕和干膜空氣過濾速度方法，空氣通過干膜通過濕膜時(shí)，在氣泡點(diǎn)壓力下，氣體僅通過最大孔直徑。壓力再次逐漸增加，會(huì)打開越來越多的孔，讓氣體通過。流速-壓力關(guān)系是與平均孔徑相對應(yīng)的壓力，通過濕膜的滲透率只有干膜的一半時(shí)使用的壓力，如圖所示。微分濕膜的曲線，可以得到孔徑分布曲線。氣體流速-氣體壓力關(guān)系，溶質(zhì)截留率測定法，超濾膜的分離效率一般用截留率表示，指示物質(zhì)對一定相對分子質(zhì)量的阻塞程度。公式如下：

6、其中R是膜的阻斷率。Cf是津液濃度，即原液濃度，CP是膜液的濃度，即酸液的濃度。使用能容納某物質(zhì)90%的相對分子量作為此膜的阻止范圍，稱為相對分子質(zhì)量阻止。超濾膜的孔徑范圍為0.001-0.02米，相對分子質(zhì)量一般在1000-100000左右。脫鹽率，實(shí)際應(yīng)用中，反滲透中膜分離性能的最常見指標(biāo)是脫鹽率，表明膜可以去除水溶液中鹽的百分比，一般用R(Rejection)表示。R0=(1-C3/C1)100% RR=(1-C3/C2)100% RR-膜的實(shí)際脫鹽率R0-膜的表觀脫鹽率C1-膜高壓側(cè)水溶液中溶質(zhì)的本體濃度實(shí)驗(yàn)中，一般為膜高壓側(cè)計(jì)，水通量，反滲透膜的水通量也稱為透水速度或水滲透率。在單位時(shí)間內(nèi)，通過單位膜面積的體積流量表示反滲透膜的滲透量大小，F(xiàn)w=A(p-) A膜的純滲透系數(shù)，膜的滲透力，cm3/(cm2s)。MPa)表示p膜兩側(cè)的壓力差。膜的壓密性，班圖一般在高壓力下工作，高分子字幕長期受到壓力，膜膜結(jié)構(gòu)發(fā)生壓縮現(xiàn)象，因壓密現(xiàn)象，膜的體積變小。顯示可用流衰減系數(shù)(壓縮梯度):Ft=Fi TM其中Fi和Ft分別表示t時(shí)間和初始(1或2小時(shí))水流，lgFt/Fi=-mlgt，LG (ft/fi)-常規(guī)離子交換膜的交換膜電阻(Rm)是對膜轉(zhuǎn)移離子能力的測量。用于海水淡化的離子交換膜的膜電阻約為1-3cm2。一般脫鹽用離子交換膜