一种分离膜孔径测定方法技术

本发明专利技术公开了一种分离膜孔径测定方法，包括以下步骤：(1)将待测分离膜裁剪成细小片段后放入装有浸润液的容器中，将容器置于抽真空装置中抽真空，直至分离膜膜孔中充满浸润液；(2)将膜孔中充满浸润液的分离膜片段从浸润液中取出，放入装有浸润液的密度仪中称取其体积V；(3)将称取体积后的分离膜片段取出，擦干分离膜表面的残留浸润液放入玻璃样品瓶中；(4)将玻璃样品瓶放入玻璃试管中，将玻璃试管放入低场核磁共振仪中开始测试，通过反演计算得出所测分离膜的孔隙度、孔径大小及孔径分布。本发明专利技术提供的分离膜孔径测定方法，操作简单，精确度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种分离膜孔径测定方法。
技术介绍
近年来，膜分离技术在医药工业、化学工业、石油、水处理、食品工业、海水淡化等领域有了广泛的应用，各种类型的滤膜包括微滤、超滤、纳滤等有了进一步的发展。随着膜技术应用领域的日益扩大，对膜的品种及性能要求越来越高，在膜的各种性能中，人们最关心的是膜的分离性能和通量，而这两项性能都与膜孔径有关，所以对膜孔径及其分布的准确测试就显得尤为重要。目前，膜领域的孔径性能的测试标准主要有ASTMF316-03标准和HY/T051-1999中空纤维微孔滤膜测试方法标准。但这两种标准方法在测定分离膜孔径的过程中，都存在着各种不足。在ASTMF316-03标准中，规定了测试膜孔径大小的方法：即泡点与平均流量孔测试法。但该方法不宜用于目前占据市场领导地位的中空纤维分离膜产品。在应用该标准中规定的方法进行膜孔径测试时，如果忽略内表层、外表层、中间支撑层对气体所带来的阻力，会导致结果偏离真实值，误差较大，不能准确的表征膜孔径的真实大小。根据HY/T051-1999中空纤维微孔滤膜测试方法标准进行孔径测试时，需要将中空纤维膜丝浇注成“U”形组件，待固化完成后方可进行测试。所得测试结果为膜丝内表层、外表层和支撑层共同作用表现出的孔径，无法获得膜丝内表层孔径、外表层孔径的真实情况，因此，与膜丝真实孔径性能存在较大的误差。而且，由于样品需要浇注成型，样品制作较复杂，制作周期长，在工业生产中不能及时快捷地得到中空纤维孔径的测试结果。准确表征多孔分离膜的孔径特性，不仅对新品种膜的研制有着重要的指导意义，而且在膜的应用技术中，对于用户正确快速选择适用的分离膜规格有着极大的帮助作用。低场核磁共振技术是近年来兴起的一种新兴检测技术，它具有测试速度快、灵敏度高、无损、绿色等优点，已经广泛应用于食品品质分析、种子育
种、石油勘探、生命科学和材料科学等领域。该技术主要是借助于水分子的“无处不在”与“无孔不入”的特性，以水分子为探针，研究样品的物性特征。近几年已推出手持式小核磁，可用于现场快速检测，大大拓展了低场核磁共振技术的应用范围。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术目的是提供一种分离膜孔径测定方法，用于分离膜孔径参数的测量，操作简便、精确度高。为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供的技术方案是：一种分离膜孔径测定方法，包括以下步骤：(1)将待测分离膜裁剪成细小片段后放入装有浸润液的容器中，将容器置于抽真空装置中抽真空，直至分离膜膜孔中充满浸润液；(2)将膜孔中充满浸润液的分离膜片段从浸润液中取出，放入装有浸润液的密度仪中称取其体积V；(3)将称取体积后的分离膜片段取出，擦干分离膜表面的残留浸润液放入玻璃样品瓶中；(4)将玻璃样品瓶放入玻璃试管中，将玻璃试管放入低场核磁共振仪中开始测试，通过反演计算得出所测分离膜的孔隙度、孔径大小及孔径分布。在其中的一些实施方式中，所述浸润液的表面张力≤80mN/m。在其中的一些实施方式中，所述浸润液为水、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇中的一种。在其中的一些实施方式中，分离膜孔隙度的测试方法包括以下步骤：(a)采用低场核磁共振仪测量一组标准样品的核磁共振信号量，其中标准样品的孔隙度和体积已知，得到单位体积核磁共振信号与孔隙度之间的关系式：y＝ax+b式中，y为单位体积核磁共振信号量；x为分离膜孔隙度，％；a为斜率；b为截距；(b)将装有饱和分离膜样品的玻璃试管放入低场核磁共振仪中进行测量，获得分离膜孔隙中浸润液的T2谱总信号量A0，总信号量A0除以分离膜体积V，得到单位体积分离膜样品的T2弛豫谱信号量：y＝A0/V式中，V为分离膜样品的体积；(c)将步骤得到的单位体积分离膜样品的T2弛豫谱信号量y带入步骤(a)的关系式中计算分离膜样品的孔隙度。在其中的一些实施方式中，分离膜孔径大小及孔径分布的测试方法为，通过低场核磁共振仪测出分离膜样品的T2弛豫时间谱，通过以下公式计算分离膜孔径及孔径分布：D＝ρ T2式中，D为孔径大小，nmρ为孔径转换常数，nm/msT2为膜孔内浸润液体1H质子的横向弛豫时间，ms。在其中的一些实施方式中，孔径转换常数ρ值的确定方法为，通过低场核磁共振仪测出材质的标准孔径D标的分离膜样品的T2弛豫时间，孔径转换常数ρ计算公式为：ρ＝D标/T2。在其中的一些实施方式中，低场核磁共振仪的磁场强度≤1.5T。在其中的一些实施方式中，分离膜孔径测试范围为0.001nm～10μm。与现有技术相比，本专利技术的优点是：采用本专利技术的技术方案，用于测定分离膜的孔径参数，操作方便、精确度高，而且制样周期短，测试效率高。附图说明图1为实施例1中PVDF材质中空纤维膜孔径分布图；图2为实施例2中PES材质中空纤维膜孔径分布图；图3为实施例3中PVC材质中空纤维膜孔径分布图。具体实施方式以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。实施例1测试聚偏氟乙烯(PVDF)材质的中空纤维膜丝的孔径参数(1)将待测分离膜裁剪成5mm长的细小片段后放入装有酒精的容器中，将容器置于抽真空装置中抽真空饱和4h，直至膜孔中充满酒精溶液；(2)将膜孔中充满酒精的分离膜片段从酒精溶液中取出，放入装有酒精溶液的密度仪中称取其体积V；(3)将称取体积后的分离膜片段取出，擦干分离膜表面的残留酒精溶液放入玻璃样品瓶中；(4)将玻璃样品瓶放入玻璃试管中，将玻璃试管放入低场核磁共振仪中，磁体强度为0.52T，调节核磁共振仪的中心频率为22MHz，RG1＝10.0，DRG1＝3，RFD＝0.002ms，TE＝0.25ms，TW＝5000，NS＝128，NECH＝12000，开始测试，通过反演计算得出所测分离膜的孔隙度、孔径大小及孔径分布，其中孔隙度的测试方法包括以下步骤：(a)采用低场核磁共振仪测量一组标准样品的核磁共振信号量，其中标准样品的孔隙度和体积已知，得到单位体积核磁共振信号与孔隙度之间的关系式：y＝ax+b式中，y为单位体积核磁共振信号量；x为分离膜孔隙度，％；a为斜率；b为截距；(b)将装有饱和分离膜样品的玻璃试管放入低场核磁共振仪中进行测量，获得分离膜孔隙中浸润液的T2谱总信号量A0，总信号量A0除以分离膜体积V，得到单位体积分离膜样品的T2弛豫谱信号量：y＝A0/V式中，V为分离膜样品的体积；(c)将步骤得到的单位体积分离膜样品的T2弛豫谱信号量y带入步骤(a)的关系式中计算分离膜样品的孔隙度。分离膜孔径大小及孔径分布的测试方法为，通过低场核磁共振仪测出分离膜样品的T2弛豫时间谱，通过以下公式计算分离膜孔径及孔径分布：D＝ρ T2式中，D为孔径大小，nm，ρ为孔径转换常数，nm/ms，T2为膜孔内浸润液体1H质子的横向弛豫时间，ms。PVDF材质中空纤维膜孔径转换常数ρ的计算方法是，通过低场核磁共振仪测出孔径为30nm的标准PVDF中空纤维膜样品的T2弛豫时间为176ms，ρPVDF为：ρPVDF＝D标/T2代入D标＝30nm，T2＝176ms，得出ρPVDF＝0.017nm/ms。根据低场核磁共振仪测出分离膜样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离膜孔径测定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将待测分离膜裁剪成细小片段后放入装有浸润液的容器中，将容器置于抽真空装置中抽真空，直至分离膜膜孔中充满浸润液；(2)将膜孔中充满浸润液的分离膜片段从浸润液中取出，放入装有浸润液的密度仪中称取其体积V；(3)将称取体积后的分离膜片段取出，擦干分离膜表面的残留浸润液放入玻璃样品瓶中；(4)将玻璃样品瓶放入玻璃试管中，将玻璃试管放入低场核磁共振仪中开始测试，通过反演计算得出所测分离膜的孔隙度、孔径大小及孔径分布。

【技术特征摘要】
1.一种分离膜孔径测定方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将待测分离膜裁剪成细小片段后放入装有浸润液的容器中，将容器置于抽真空装置中抽真空，直至分离膜膜孔中充满浸润液；(2)将膜孔中充满浸润液的分离膜片段从浸润液中取出，放入装有浸润液的密度仪中称取其体积V；(3)将称取体积后的分离膜片段取出，擦干分离膜表面的残留浸润液放入玻璃样品瓶中；(4)将玻璃样品瓶放入玻璃试管中，将玻璃试管放入低场核磁共振仪中开始测试，通过反演计算得出所测分离膜的孔隙度、孔径大小及孔径分布。2.根据权利要求1所述的分离膜孔径测定方法，其特征在于：所述浸润液的表面张力≤80mN/m。3.根据权利要求2所述的分离膜孔径测定方法，其特征在于：所述浸润液为水、乙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇中的一种。4.根据权利要求1所述的分离膜孔径测定方法，其特征在于：分离膜孔隙度的测试方法包括以下步骤：(a)采用低场核磁共振仪测量一组标准样品的核磁共振信号量，其中标准样品的孔隙度和体积已知，得到单位体积核磁共振信号与孔隙度之间的关系式：y＝ax+b式中，y为单位体积核磁共振信号量；x为分离膜孔隙度，％；a为斜率；b为截距；(b)将装有饱和分离膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨培强，杨亮，张英力，蔡清，
申请(专利权)人：苏州纽迈分析仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32