離子交換膜性能測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種離子交換膜性能測試裝置，包括兩端板、兩稱重裝置和兩液壓表，兩稱重裝置上各置有一個(gè)儲液器；端板上設(shè)有凹槽，端板上設(shè)有與凹槽連通的進(jìn)液口、出液口和液壓表安裝口，凹槽的槽底上連接有電極板，電極板上連接有電極引線；液壓表安裝口內(nèi)裝有液壓表；一端板上的進(jìn)液口通過一供液管路和一供液泵與一儲液器連通，該端板上的出液口通過一出液管路和一壓力調(diào)節(jié)閥與該儲液器連通；另一端板上的進(jìn)液口通過另一供液管路和另一供液泵與另一儲液器連通，該端板上的出液口通過另一出液管路和另一壓力調(diào)節(jié)閥與該儲液器連通；該測試裝置還具有將兩端板緊固連接在一起的連接裝置和直流電源。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，能實(shí)現(xiàn)多種性能的測試。
【專利說明】離子交換膜性能測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種離子交換膜性能測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]離子交換膜是一種對離子具有選擇透過性的高分子材料制成的薄膜，具體可分為陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種。陽離子交換膜的高分子骨架的固定基團(tuán)帶負(fù)電荷，在電場的作用下，可以選擇性地讓溶液中的陽離子通過，溶液中的陰離子則因?yàn)橥耘懦獗蛔钃?。陰離子交換膜則恰恰相反，高分子骨架的固定基團(tuán)帶正電荷，可以選擇性地讓陰離子通過，阻擋陽離子。
[0003]離子交換膜的性能測定對表征離子交換膜量有重要指導(dǎo)影響，其主要性能除了膜電阻、遷移數(shù)和離子交換容量外，還有體現(xiàn)膜在兩側(cè)壓差作用下水遷移的壓滲系數(shù)、體現(xiàn)膜在兩側(cè)濃差作用下水遷移的滲透系數(shù)和體現(xiàn)膜在電流通過時(shí)水遷移的電滲系數(shù)。現(xiàn)有測試裝置只能單一測試一種水遷移系數(shù)，且測量電滲系數(shù)時(shí)容易發(fā)生濃差極化現(xiàn)象。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種離子交換膜性能測試裝置，以達(dá)到方便測量離子交換膜的壓滲系數(shù)、滲透系數(shù)及電滲析系數(shù)之目的。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種如下結(jié)構(gòu)的離子交換膜性能測試裝置，包括兩端板、兩稱重裝置和兩液壓表，兩稱重裝置上各置有一個(gè)儲液器；所述端板的一側(cè)面上設(shè)有凹槽，所述端板上設(shè)有與所述凹槽連通的進(jìn)液口、出液口和液壓表安裝口，所述凹槽的槽底上連接有電極板，所述電極板上連接有穿出所述端板的電極引線；兩液壓表分別安裝在兩端板上的液壓表安裝口內(nèi)；一端板上的進(jìn)液口通過一供液管路和一供液泵與一儲液器連通，該端板上的出液口通過一出液管路和一壓力調(diào)節(jié)閥與該儲液器連通；另一端板上的進(jìn)液口通過另一供液管路和另一供液泵與另一儲液器連通，該端板上的出液口通過另一出液管路和另一壓力調(diào)節(jié)閥與該儲液器連通；該測試裝置還具有將兩端板緊固連接在一起的連接裝置和能與所述電極引線電連接的直流電源。
[0006]所述連接裝置包括設(shè)在一端板上的螺紋孔、設(shè)在另一端板上的螺栓穿裝孔以及穿過螺栓穿裝孔后與螺紋孔相配合將兩端板緊固在一起的螺栓。
[0007]所述連接裝置包括分別設(shè)在兩端板上且一一對應(yīng)設(shè)置的螺栓穿裝孔，兩端板由穿過相對應(yīng)的螺栓穿裝孔的螺栓和螺接在螺栓上的螺帽實(shí)現(xiàn)緊固連接。
[0008]所述兩端板上的凹槽的槽口面積相等且形狀相同。
[0009]所述兩端板上的凹槽為方形槽。
[0010]所述稱重裝置為電子天平。
[0011]本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)離子交換膜的壓滲系數(shù)、滲透系數(shù)及電滲析系數(shù)的測試，使用和測試方式如下所述。
[0012]一、壓滲系數(shù)測試[0013]將待測離子交換膜夾裝在兩端板之間，兩端板上的凹槽分列在待測離子交換膜的兩側(cè)，兩端板連接的緊固程度要保證液體不能從端板和待測離子交換膜之間滲出。
[0014]在一側(cè)儲液器中倒入純水，另一側(cè)儲液器中不加水，啟動與加水的儲液器連接的供液泵向一端板的凹槽內(nèi)供水，調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥使液壓達(dá)到設(shè)定壓力，記錄相應(yīng)液壓表的讀數(shù)P (bar)，記錄此時(shí)通水測電子天平的讀數(shù)ml (g)，待測離子交換膜面積記為A(m2)為通水的凹槽的槽口面積，經(jīng)過一定時(shí)間t(min),記錄通水側(cè)電子天平的讀數(shù)m2 (g),可得到設(shè)定壓差條件下待測離子交換膜的壓滲系數(shù)α p，具體數(shù)值可通過公式(I)計(jì)算。改變設(shè)定壓力，通過上述方法就可測出不同壓差條件下待測離子交換膜的壓滲系數(shù)。
[0015]a P= (ml_m2) / (P*A*t) (I)。
[0016]二、滲透系數(shù)測試
[0017]將待測離子交換膜夾裝在兩端板之間，兩端板上的凹槽分列在待測離子交換膜的兩側(cè)，兩端板連接的緊固程度要保證液體不能從端板和待測離子交換膜之間滲出。
[0018]向一個(gè)儲液器中倒入濃度為cl(mol/L)的溶液，向另一個(gè)儲液器中倒入濃度為c2 (mol/L)的溶液，溶液可采用無機(jī)鹽溶液，例如氯化鈉。啟動兩供液泵分別向兩凹槽供液，調(diào)節(jié)兩壓力調(diào)節(jié)閥，使兩液壓表的讀數(shù)相同，此時(shí)記錄一電子天平讀數(shù)ml (g)，待測離子交換膜18面積固定為A (m2)，經(jīng)過一定時(shí)間t (min)，記錄同一電子天平的讀數(shù)m2 (g)，可得到設(shè)定濃度差條件下待測離子交換膜的壓滲系數(shù)αρ具體數(shù)值可通過公式(2)計(jì)算。改變?nèi)芤旱臐舛炔睿傻玫讲煌芤簼舛炔顥l件下待測離子交換膜滲透系數(shù)。
[0019]a c= I ml-m2 | / ( | cl_c2 | *A*t) (2)。
[0020]三、電滲系數(shù)測試
[0021]將待測離子交換膜夾裝在兩端板之間，兩端板上的凹槽分列在待測離子交換膜的兩側(cè)，兩端板連接的緊固程度要保證液體不能從端板和待測離子交換膜之間滲出；將兩電極引線分別與直流電源的正極和負(fù)極連接。
[0022]往兩儲液器中加入相同濃度的NaCl溶液，啟動兩供液泵分別向兩凹槽供液，調(diào)節(jié)兩壓力調(diào)節(jié)閥，使兩液壓表的讀數(shù)相同，開啟直流電源，調(diào)節(jié)輸出電流至I (A)，電流作用使待測離子交換膜上發(fā)生離子遷移，此時(shí)記錄一側(cè)電子天平讀數(shù)ml (g)，經(jīng)過一定時(shí)間t (s)，此時(shí)記錄同一側(cè)電子天平讀數(shù)m2(g)，由ml，m2以及具體的電極反應(yīng)，可以計(jì)算得到水在電場作用下遷移通過膜的質(zhì)量m (g)，計(jì)算公式參見公式(3)。改變電流值，可得到不同電流電壓條件下待測離子交換膜電滲系數(shù)。
[0023]a e=m/M/ (I*t/F) (3)；
[0024]式(3)中，M為水的摩爾質(zhì)量，F(xiàn)為法拉第常數(shù):96485C/mol。
[0025]本實(shí)用新型，可使待測離子交換膜表面溶液充分流動，解決了濃差極化對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，同時(shí)解決了現(xiàn)有方法中測試交換膜的不同性能時(shí)，需要更換多種不同測試設(shè)備以及離子交換膜需要反復(fù)拆卸的問題；避免了離子交換膜在反復(fù)拆卸過程中遭到損壞，從而影響測試效果的缺陷；一個(gè)裝置可實(shí)現(xiàn)壓滲系數(shù)、滲透系數(shù)及電滲析系數(shù)的測試，省時(shí)省力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:[0027]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是左端板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是右端板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]參照圖1、圖2和圖3，本實(shí)用新型，提供的離子交換膜性能測試裝置，包括兩端板分別是左側(cè)端板I和右側(cè)端板2，兩稱重裝置分別是左側(cè)稱重裝置3和右側(cè)稱重裝置4，兩液壓表分別是左側(cè)液壓表5和右側(cè)液壓表6 ;左側(cè)稱重裝置3上置有左側(cè)儲液器7，右側(cè)稱重裝置4上置有右側(cè)儲液器8，稱重裝置采用電子天平。左側(cè)端板I的一側(cè)面上設(shè)有左側(cè)凹槽9，右側(cè)端板2的相對側(cè)面上設(shè)有右側(cè)凹槽10，左側(cè)端板I上設(shè)有與左側(cè)凹槽9連通的進(jìn)液口、出液口和液壓表安裝口，右側(cè)端板2上設(shè)有與右側(cè)凹槽10連通的進(jìn)液口、出液口和液壓表安裝口 ；左側(cè)凹槽9的槽底上連接有左側(cè)電極板11，左側(cè)電極板11上連接有穿出左側(cè)端板I的左側(cè)電極引線13，右側(cè)凹槽10的槽底上連接有右側(cè)電極板12，右側(cè)電極板12上連接有穿出右側(cè)端板2的右側(cè)電極引線14。左側(cè)液壓表5裝在左側(cè)端板I上的液壓表安裝口內(nèi)，右側(cè)液壓表6裝在右側(cè)端板2的液壓表安裝口內(nèi)。左側(cè)端板I上的進(jìn)液口通過左側(cè)供液管路15和左側(cè)供液泵17與左側(cè)儲液器7連通，左側(cè)端板I上的出液口通過左側(cè)出液管路19和左側(cè)壓力調(diào)節(jié)閥21與左側(cè)儲液器7連通。右側(cè)端板2上的進(jìn)液口通過右側(cè)供液管路16和右側(cè)供液泵18與右側(cè)儲液器8連通，右側(cè)端板2上的出液口通過右側(cè)出液管路20和右側(cè)壓力調(diào)節(jié)閥22與右側(cè)儲液器8連通。上述左側(cè)凹槽9和右側(cè)凹槽10的槽口面積相等且形狀相同，所述凹槽采用方形槽，使用時(shí)，左側(cè)凹槽9和右側(cè)凹槽10對正使用。
[0031]該測試裝置還具有將兩端板緊固連接在一起的連接裝置，一種結(jié)構(gòu)的連接裝置包括設(shè)在一端板上的螺紋孔、設(shè)在另一端板上的螺栓穿裝孔以及穿過螺栓穿裝孔后與螺紋孔相配合將兩端板緊固在一起的螺栓。另一種結(jié)構(gòu)的連接裝置包括分別設(shè)在兩端板上且一一對應(yīng)設(shè)置的螺栓穿裝孔，兩端板由穿過相對應(yīng)的螺栓穿裝孔的螺栓和螺接在螺栓上的螺帽實(shí)現(xiàn)緊固連接。上述兩種結(jié)構(gòu)的連接裝置雖然沒在圖中示出，但本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本專利的教導(dǎo)便可實(shí)現(xiàn)。
[0032]該測試裝置還具有一直流電源23，左側(cè)電極引線13和右側(cè)電極引線14可與該直流電源的正極和負(fù)極分別連接。直流電源23采用可調(diào)節(jié)電流的直流電源。
【權(quán)利要求】
1.離子交換膜性能測試裝置，其特征在于:包括兩端板、兩稱重裝置和兩液壓表，兩稱重裝置上各置有一個(gè)儲液器；所述端板的一側(cè)面上設(shè)有凹槽，所述端板上設(shè)有與所述凹槽連通的進(jìn)液口、出液口和液壓表安裝口，所述凹槽的槽底上連接有電極板，所述電極板上連接有穿出所述端板的電極引線；兩液壓表分別安裝在兩端板上的液壓表安裝口內(nèi)；一端板上的進(jìn)液口通過一供液管路和一供液泵與一儲液器連通，該端板上的出液口通過一出液管路和一壓力調(diào)節(jié)閥與該儲液器連通；另一端板上的進(jìn)液口通過另一供液管路和另一供液泵與另一儲液器連通，該端板上的出液口通過另一出液管路和另一壓力調(diào)節(jié)閥與該儲液器連通；該測試裝置還具有將兩端板緊固連接在一起的連接裝置和能與所述電極引線電連接的直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換膜性能測試裝置，其特征是:所述連接裝置包括設(shè)在一端板上的螺紋孔、設(shè)在另一端板上的螺栓穿裝孔以及穿過螺栓穿裝孔后與螺紋孔相配合將兩端板緊固在一起的螺栓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換膜性能測試裝置，其特征是:所述連接裝置包括分別設(shè)在兩端板上且一一對應(yīng)設(shè)置的螺栓穿裝孔，兩端板由穿過相對應(yīng)的螺栓穿裝孔的螺栓和螺接在螺栓上的螺帽實(shí)現(xiàn)緊固連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子交換膜性能測試裝置，其特征是:所述兩端板上的凹槽的槽口面積相等且形狀相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子交換膜性能測試裝置，其特征是:所述兩端板上的凹槽為方形槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的離子交換膜性能測試裝置，其特征是:所述稱重裝置為電子天平。
【文檔編號】B01D65/10GK203750428SQ201420175806
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】紀(jì)文超 申請人:山東天維膜技術(shù)有限公司