專利名稱：一種荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜表面電性能的測試技術(shù)，具體為一種可檢測荷電膜表面流動(dòng)電勢的裝置，國際專利分類號(hào)擬為Int.Cl.G01R29/12(2006.01)。
背景技術(shù)：
膜技術(shù)自50年代以來發(fā)展迅速，已發(fā)展成為產(chǎn)業(yè)化的高效節(jié)能分離過程和先進(jìn)的單元操作過程，形成了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并在許多相關(guān)行業(yè)中廣泛應(yīng)用著。作為當(dāng)前最有發(fā)展前景的高新技術(shù)之一，膜技術(shù)具有分離效率高(可實(shí)現(xiàn)連續(xù)分離、可在溫和條件下實(shí)現(xiàn)分離)、無化學(xué)變化、體積小、易于放大、能耗低、操作方便以及與其它分離過程易于結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)，可用于大量的分離過程。在水領(lǐng)域使用的分離膜多為固體膜(其中絕大多數(shù)為有機(jī)膜)，為了改進(jìn)膜的選擇性，提高膜的水通量和抗有機(jī)物污染性，往往采用一定的方法使膜帶有一定量的電荷，如采用荷電高聚物成膜、利用接枝、輻照等技術(shù)在高聚物膜中導(dǎo)入荷電基團(tuán)，或在制膜液中直接摻雜荷電物質(zhì)等方法來制備荷電膜，其中，較為重要的方法是將膜制備成多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合法。納濾膜是較為突出的例子，商品化的納濾膜大多為荷電復(fù)合膜，具有帶電的表層。膜的荷電性和荷電量是荷電膜的重要參數(shù)，直接影響膜的分離性能和膜分離機(jī)理的確定。
現(xiàn)有的膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置存在如下缺點(diǎn)1.測試溶液單向流動(dòng)，不可循環(huán)，連續(xù)測試需要不斷補(bǔ)充溶液，效率低，操作麻煩；2.測定裝置容易受到泵轉(zhuǎn)動(dòng)的干擾，測量準(zhǔn)確性和精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置，該測定裝置具有測試溶液循環(huán)使用，測試效率高，精度好，操作容易，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置，該測定裝置包括并聯(lián)的兩部分回路一部分是與儲(chǔ)液罐依次管路連接的第二電極、內(nèi)置夾具的流動(dòng)電勢測試池、第一電極、壓力表、閥門，回到儲(chǔ)液罐的主回路；另一部分是在所述壓力表和閥門之間的管路上與所述的儲(chǔ)液罐之間依次管接穩(wěn)流器和隔膜泵的測試回路。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的測定裝置結(jié)構(gòu)合理，可以使測試溶液循環(huán)使用，不需要補(bǔ)液，可長時(shí)間連續(xù)測試，效率大為提高；由于不排出尾液，因此節(jié)約資源，有利環(huán)保；由于設(shè)計(jì)了穩(wěn)流裝置，可減少或消除泵等因素的外界干擾，因此測試準(zhǔn)確性和精度大幅提高，滿足現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)對荷電膜表面流動(dòng)電勢的精確測量要求。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置一種實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明，本發(fā)明不受實(shí)施例限制本發(fā)明設(shè)計(jì)一種荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置(以下簡稱測定裝置。參見圖2)，該測定裝置包括并聯(lián)的兩部分回路一部分是與儲(chǔ)液罐1依次管路連接的第二電極5’、內(nèi)置夾具4的流動(dòng)電勢測試池6、第一電極5、壓力表11、閥門8，回到儲(chǔ)液罐1的主回路；另一部分是在所述壓力表11和閥門8之間的管路上與所述的儲(chǔ)液罐1之間依次管接穩(wěn)流器3和隔膜泵2的測試回路。
現(xiàn)有的膜表面荷電量的測定裝置(參見圖1)，包括與儲(chǔ)液罐1依次管路連接的閥門8、第一電極5、內(nèi)置夾具4的流動(dòng)電勢測試池6、第二電極5’后接入尾液罐9；泵10與尾液罐9管接，以排除測試尾液?，F(xiàn)有技術(shù)的不足是1.測試溶液由儲(chǔ)液罐1單向流動(dòng)到尾液罐9，是測試溶液流動(dòng)與測試并行的單一回路，不可循環(huán)，連續(xù)測試時(shí)，需要往儲(chǔ)液罐1中不斷補(bǔ)充或回用測試溶液，效率低，操作麻煩；2.測定裝置會(huì)因泵的轉(zhuǎn)動(dòng)等因素帶來測試溶液流速的波動(dòng)，給膜電荷的測試帶來干擾和誤差，降低測量的準(zhǔn)確性和精度；3.測試溶液直接排出，浪費(fèi)資源，不利環(huán)保，成本較高。
本發(fā)明測定裝置包括并聯(lián)的兩個(gè)部分(參見圖2)一部分是由儲(chǔ)液罐1→隔膜泵2→穩(wěn)流器3→閥門8→儲(chǔ)液罐1組成的測試溶液循環(huán)回路或主回路；另一部分是由儲(chǔ)液罐1→隔膜泵2→穩(wěn)流器3→壓力表11→第一電極5→內(nèi)置夾具4的流動(dòng)電勢測試池6→(測試時(shí)夾具4內(nèi)的膜7)→第二電極5’→儲(chǔ)液罐1組成的連續(xù)測試回路。通過控制所述的循環(huán)回路的流量可控制測試裝置的流體壓力變化，并避免或屏蔽了對所述測試回路的干擾，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
本發(fā)明測定裝置所述的壓力表11的量程為0.1-0.25MPa，可測試的壓力范圍為0.0-2.0MPa。所述的穩(wěn)流閥3為市購產(chǎn)品，實(shí)施例選用WY-4711型不銹鋼穩(wěn)壓閥。測定裝置中的穩(wěn)壓閥3能保證測試液流的穩(wěn)定。所述的隔膜泵2也是市購產(chǎn)品，實(shí)施例選用最高操作壓力為0.7MPa的隔膜泵2。所述的第一電極5、第二電極5’均為鉑絲電極，所述的夾具4為有機(jī)玻璃，所述的流動(dòng)電勢測試池6均同于現(xiàn)有技術(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的測定裝置沒有尾液罐，沒有泵，新增加的穩(wěn)流裝置僅由穩(wěn)流器和隔膜泵組成，可循環(huán)使用測試溶液，因而結(jié)構(gòu)簡單，功能增加，效率提高，有利環(huán)保；由于測試溶液循環(huán)回路與連續(xù)測試回路各自相對獨(dú)立，可減少或消除泵等因素對測試的干擾，因此可大幅提高測試的準(zhǔn)確性和精確性，滿足現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)對荷電膜表面流動(dòng)電勢的精確測量要求。由于所述的第一電極5、第二電極5’、夾具4、流動(dòng)電勢測試池6、閥門8等均同于現(xiàn)有技術(shù)，因此本發(fā)明測定裝置可以方便地對現(xiàn)有技術(shù)的測試裝置進(jìn)行改造，提高效率，節(jié)約資金。
本發(fā)明所述的測定裝置的測試原理是膜的表面荷電量常用膜表面的電勢ζ來表征。而電勢ζ的值可通過測定膜的表面流動(dòng)電勢ΔE來得到。流動(dòng)電勢是指當(dāng)流過荷電膜表面的溶液存在一定的壓力差時(shí)，所引起荷電膜表面電荷形成的梯度分布。電勢ζ與流動(dòng)電勢ΔE之間的關(guān)系為ΔE＝-β·ΔP公式1
ζ=βηκRel,sϵRel]]>公式2式中，β為電壓滲系數(shù)，ΔP是所用的壓力，ε是介電常數(shù)，η是溶液的粘度，Rel是電解質(zhì)溶液的電阻，Rel，s是充滿測定池的電導(dǎo)率，κs是已知的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電阻，常采用0.1M KCl作為標(biāo)準(zhǔn)溶液。測試原理與現(xiàn)有技術(shù)相同。
本發(fā)明測定裝置具體測試流程如下1.在流動(dòng)電勢測試池6的夾具4中放入被測試的膜7，擰緊螺栓使流動(dòng)電勢測試池6不漏液；2.用量程為100mv的萬用表接在第一電極5和被測試的膜7之間；3.在儲(chǔ)液罐1中加入0.1MKCl的測試液，開通閥門8，啟動(dòng)隔膜泵2；4.利用閥門8緩慢調(diào)節(jié)測試液流量，直至壓力表11指到所需的測試壓力值ΔP。在此壓力下預(yù)壓半小時(shí)后，讀取萬用表所示的電壓值即為該被測膜7的表面流動(dòng)電勢ΔE；5.依照4，連續(xù)測試和讀取不同壓力下膜7的表面流動(dòng)電勢ΔE值后，制作ΔE～ΔP圖。ΔE～ΔP為直線，其斜率為電壓滲系數(shù)β的值，利用公式2可求得所需的電勢ζ。
本發(fā)明的測定裝置功能強(qiáng)大，適應(yīng)性好，可以測試平板膜的表面流動(dòng)電勢，也可以用于測試中空纖維內(nèi)壓膜的表面流動(dòng)電勢(澆鑄成單根膜的組件，直接用于測試)。本發(fā)明測定裝置可用于膜表面流動(dòng)電勢的測試和研究，測試穩(wěn)定，數(shù)據(jù)精確，效率提高。例如，當(dāng)研究荷電膜的分離機(jī)理時(shí)，所述的測試液可以采用相同濃度(如0.1M)的不同(如KF，KCl，KBr和KI等)測試溶液，用以研究陰離子的變化對膜表面流動(dòng)電勢ΔE和ζ電勢的影響；采用相同濃度(如0.1M)的不同(如LiCl、NaCl和KCl等)的測試溶液，用以研究陽離子的變化對膜表面流動(dòng)電勢ΔE和ζ電勢的影響；而測定不同濃度(如0.001M，0.01M，0.1M，1M)下的相同測試溶液(如KCl)可得到相應(yīng)的表面流動(dòng)電勢ΔE，用以研究膜電勢ζ與鹽溶液濃度之間的關(guān)系。
權(quán)利要求
1.一種荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置，該測定裝置包括并聯(lián)的兩部分回路一部分是與儲(chǔ)液罐依次管路連接的第二電極、內(nèi)置夾具的流動(dòng)電勢測試池、第一電極、壓力表、閥門，回到儲(chǔ)液罐的主回路；另一部分是在所述壓力表和閥門之間的管路上與所述的儲(chǔ)液罐之間依次管接穩(wěn)流器和隔膜泵的測試回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置，其特征在于所述壓力表的量程為0.1-0.25MPa，可測試的壓力范圍為0.0-2.0MPa；所述穩(wěn)流閥為WY-4711型不銹鋼穩(wěn)壓閥；所述隔膜泵的最高操作壓力為0.7MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種荷電膜表面流動(dòng)電勢的測定裝置，該測定裝置包括并聯(lián)的兩部分回路一部分是與儲(chǔ)液罐依次管路連接的第二電極、內(nèi)置夾具的流動(dòng)電勢測試池、第一電極、壓力表、閥門，回到儲(chǔ)液罐的主回路；另一部分是在所述壓力表和閥門之間的管路上與所述的儲(chǔ)液罐之間依次管接穩(wěn)流器和隔膜泵的測試回路。本發(fā)明的測定裝置結(jié)構(gòu)合理，測試準(zhǔn)確性和精度大幅提高，測試溶液循環(huán)使用，節(jié)約資源；可長時(shí)間連續(xù)測試，效率提高。
文檔編號(hào)G01R19/00GK1858603SQ20061001405
公開日2006年11月8日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者王薇, 杜啟云, 張宇峰 申請人:天津工業(yè)大學(xué)