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膜孔隙率的常用測試方法簡介

 更新時間:2015-06-26 點擊量:8796

膜孔隙率的常用測試方法簡介


在薄膜、中空纖維膜等膜材料的應用與研究中,孔隙率是一項常用的重要指標??紫堵室话惚欢x為多孔膜中,孔隙的體積占膜的表觀體積的百分數(shù),即:εV / V膜外觀。

孔隙是流體的輸送通道,這里的“孔隙"準確的說應該指“通孔孔隙"。通常研究人員希望采用此參數(shù)來評價膜的過濾性能、滲透性能和分離能力。但由于定義


以及測試方法限制等原因,造成目前大家經(jīng)??吹降暮筒⒈黄毡閼玫摹翱紫堵?這個參數(shù)中的“孔隙",并非指的是“通孔孔隙",所以,這種定義的孔隙率,與膜的過濾性能、滲透性能、分離能力并不構成正相關性。也就是說,孔隙率大的,過濾性能并不一定好;滲透率為零,孔隙率不一定為零。

對于泡壓法原理的膜孔徑分析儀,如果膜上的孔非理想的圓柱形孔,其實是不能用來分析孔隙率的,因為該原理的儀器測試出來的孔徑分布是通孔孔喉的尺寸信息。用通孔孔喉尺寸計算得到孔面積,從而依據(jù)εV / V膜外觀 = S / S膜外觀 來計算出的孔隙率,這個值在實際中會遠小于目前常用方法所得到的孔隙率。只有當該膜的孔為理想的圓柱孔時,即孔喉和孔口的尺寸相同且無其它凸凹、縫隙結構時,由通孔孔喉尺寸得到的孔隙率才與目前常用方法得到的孔隙率接近(這種情況在實際中幾乎不存在)。


下面列舉幾個常用測試方法:

方法一:稱重法(濕法、浸液法)

原理:根據(jù)膜浸濕某種合適液體(如水等)的前后重量變化,來確定該膜的孔隙體積V;該膜的骨架體積V膜骨架可以通過膜原材料密度和干膜重量獲得;則該膜的孔隙率:

εV / V膜外觀 V / ( V+V膜骨架  

方法二:密度法(干法、體積法)

原理:見如下公式推導,所以,只需要膜原材料的密度ρ膜材料和膜的表觀密度ρ膜表觀,就可計算得到孔隙率ε其中表觀密度ρ膜表觀可由外觀體積和質量獲得。

εV / V膜外觀 V膜外觀-V膜骨架 ) / V膜外觀=(ρ膜表觀ρ膜材料 ρ膜表觀 

方法三:氣體吸附法

原理:根據(jù)低溫氮吸附獲得孔體積,從而得到孔隙率。該方法只能獲得200nm以下尺寸孔結構的孔體積,無法表征200nm以上孔的信息,對于大量濾膜不適用。

方法四:壓汞法

原理:根據(jù)壓汞法原理,利用壓力將汞壓入膜的各種結構的“孔隙"中,根據(jù)注入汞的壓力、體積來獲得膜的孔隙體積及尺寸數(shù)據(jù);該方法的缺點是將汞壓入微孔需要的壓力較大,該方法更適合于分析剛性材料,對于大多數(shù)膜材料為彈性材料,在注入汞的過程中容易發(fā)生變形或“塌陷",從而產(chǎn)生較大誤差。

以上四種孔隙率的常用測試方法,所獲得孔隙率數(shù)據(jù)中的“孔隙"都不是“通孔孔隙",更不是“通孔孔喉孔隙";若不是“通孔孔隙",那么,這個“孔隙率"就無法達到研究人員所希望的評價過濾性能、滲透性能和分離能力的目的。舉例說明:A膜通孔為零,表面“凸凹、閉孔、盲孔"等結構形成的孔隙率為40%;B膜孔隙率為20%且有通孔;那么,我們并不能依據(jù)該孔隙率數(shù)據(jù)對該兩種膜的過濾性能做出比較。這點在研究和應用中是需要注意的。

3H-2000PB 泡壓法膜孔徑分析儀

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