CN114047181A - 一种检测复合反渗透膜表面pva涂层的方法 - Google Patents

一种检测复合反渗透膜表面pva涂层的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法,将待测反渗透膜切片浸泡于显色剂中,取出膜片用纯水冲洗至洗涤液无色后,观察膜片表面的颜色变化,呈蓝绿色表明膜表面涂覆有PVA涂层,其中所述的显色剂为聚氧乙烯醚类物质溶液、碘‑碘化钾溶液和硼酸溶液混合。本发明优点是对反渗透膜表面涂覆PVA层做出了直接、快速、定量的评价,膜表面直接显色可以快速检测表面涂有PVA及覆盖均匀程度,紫外分光光度定量检测线性良好、操作相对简单,使得对反渗透膜PVA抗污染涂层摆脱了传统的仅能通过亲水性、Zeta电位等间接方法判断,提高了反渗透膜表面PVA检测的时效性和准确性。

Description

一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法
技术领域
本发明涉及反渗透膜表面涂层检测领域,尤其是一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法。
背景技术
反渗透膜技术作为优异的分离、浓缩、纯化及精制方法,已广泛应用于电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等国民经济的各个行业,是近年来国内普及最广、发展最快的膜技术之一。
然而,反渗透膜在使用过程中受限于膜污染的问题。膜污染指的是原料液中微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜表面发生物理、化学作用,在膜表面形成结垢、滤饼等附着层的过程,一方面会增加膜的透过阻力,导致通量可逆或不可逆下降,另一方面同时会引起膜表面界面聚合层结构的不可逆破坏,造成脱盐率不可逆下降。膜污染增加了反渗透膜运行、更换成本,已成为阻碍反渗透膜技术发展进步的主要障碍之一。基于众多科学研究,提高膜表面亲水性能够有效减少膜表面和截留分子之间的接触,从而减少膜污染,提高膜的使用寿命,降低膜应用的综合成本。
聚乙烯醇(PVA)是典型的多羟基聚合物,具有高度亲水性、良好的耐污染性和成膜性,从而被广泛的应用于亲水性膜材料,利用其以上特征,将其涂覆在水处理膜表面作为保护层,使反渗透膜亲水性显著增强,提高膜透水性能,有效抑制高分子有机物在膜表面吸附,能够有效防止膜在实际应用环境中长时间运行污染累计造成的膜通量和脱盐率的衰减,使膜性能得以较好地维持。
目前,国内反渗透膜相关检测技术整体发展较发达国家落后,尤其是反渗透膜表面涂层领域的检测,虽然PVA在反渗透膜领域应用广泛,但对于表面涂覆PVA涂层,主要检测手段集中在通过测量表面接触角、Zeta电位等间接手段反应膜表面亲水性能的变化,或者通过长期运行抗污染性能侧面反应表面涂层涂覆情况,但上述接触角、Zeta电位等方法仅能从侧面反应表面亲水性的变化,无法准确判断表面涂覆物质为PVA,抗污染实验是一个最真实模拟膜抗污染性能环境的放大,但该方法耗时较长,就目前而言,并没有一种可以直接、快速且准确检测反渗透膜表面PVA涂覆情况及覆盖均匀程度的方法。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明的目的是提供一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法。该方法能够直接将反渗透膜表面PVA覆盖情况表征出来,并能够检测膜表面的PVA浓度,且该方法操作简单、节省时间。
为实现以上发明目的,本发明通过以下技术方案得以实现:
一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法,将待测反渗透膜切片浸泡于显色剂中,取出膜片用纯水冲洗至洗涤液无色后,观察膜片表面的颜色变化,呈蓝绿色表明膜表面涂覆有PVA涂层,其中所述的显色剂为聚氧乙烯醚类物质溶液、碘-碘化钾溶液和硼酸溶液混合液。
本发明方法中,所述显色剂中碘-碘化钾溶液和硼酸溶液的体积比为1:1-10,聚氧乙烯醚类物质溶液和硼酸溶液的体积比为1:1-3;优选所述的碘-碘化钾溶液中碘、碘化钾浓度分别为10-20g/L、20-30g/L。所述的硼酸溶液浓度为30-50g/L。
本发明方法中,所述的聚氧乙烯醚类物质选自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、辛基苯基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯月桂醚中的一种或多种;优选辛基苯基聚氧乙烯醚;优选地,所述的聚氧乙烯醚类物质的浓度为5-20g/L,优选浓度为10-15g/L。
本发明中,采用热水浸泡提取反渗透膜中的PVA转移至V1体积纯水中得到溶出溶液,并移取一定量溶出溶液V2至V3体积容量瓶中,加入显色剂溶液并用纯水定容,采用紫外-可见分光光度法测定吸光度,根据吸光度与PVA浓度的标准关系曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度。
一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法,所述方法包括以下步骤:
1)反渗透膜片取样:用直径5-10cm圆盘取样器从膜片中随机裁取5-15张圆片;
2)配制一定浓度的显色剂,所述的显色剂为一定浓度的聚氧乙烯醚类物质溶液、碘-碘化钾溶液和硼酸溶液混合液;
3)快速显色判断:将步骤1)中所取圆片浸泡在按照一定体积比混合的显色剂溶液中30-120s,取出用纯水反复冲洗至洗涤液无色,观察膜片表面的颜色变化,若膜片表面呈蓝绿色则表面涂覆有PVA,根据蓝绿色的深浅程度可判断膜表面PVA涂层均匀程度,优选地,所述显色剂中碘-碘化钾和硼酸溶液的体积比为1:1-10,聚氧乙烯醚类物质和硼酸溶液的体积比为1:1-3;和/或,还包含
4)反渗透膜片中PVA的提取:取1-5张步骤1)中所取根据步骤2)判断选出具有PVA涂层的膜圆片裁成3-5mm的碎片,置于体积为V1的样品瓶中,并加入V1体积纯水,样品瓶置于60-120℃高温加热设备中1-5h,取出样品瓶振荡摇匀,用胶头滴管吸取少量浸出液于空样品瓶中,待测;
5)标准曲线的绘制:配制PVA标准溶液,分别在PVA标准溶液中按一定比例加入步骤2)中所述显色剂溶液,用纯水定容后,避光静置5-30min,分别用紫外-可见分光光度计在680-700nm波长范围内最优波长下,测定对应吸光度,绘制标准曲线,并做线性拟合;
6)待测样品的制备:取V2待测样品于容量瓶中,在待测样品中加入0.1-0.5mL碘-碘化钾溶液、5-10mL硼酸溶液、0.1-1mL聚氧乙烯醚类物质,用纯水定容,静置后用紫外-可见分光光度计在步骤5)确定的最优波长下测定吸光度,根据绘制的标准曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度;
7)计算单位面积膜片PVA浓度。
进一步地,所述的步骤1)中的圆盘取样器直径为6-8cm。
进一步地,所述的步骤2)显色剂中的聚氧乙烯醚类物质选自以下物质的至少一种或多种:辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、辛基苯基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯月桂醚等。
进一步地,所述的步骤2)中的聚氧乙烯醚类物质的浓度为5-20g/L;优选的,所述聚氧乙烯醚类物质选用辛基苯基聚氧乙烯醚,优选的,所述聚氧乙烯醚类物质的浓度为10-15g/L。
进一步地,所述的步骤2)中的显色剂,所述的碘-碘化钾溶液中碘、碘化钾浓度分别为10-20g/L、20-30g/L,所述的硼酸溶液浓度为30-50g/L;
进一步地,所述的步骤4)中的高温加热设备为烘箱或水浴锅。
进一步地,所述的步骤4)中的烘箱或水浴温度为80-100℃,浸出时间为1.5-3.5h。
进一步地,所述的步骤5)标准曲线的绘制中,聚氧乙烯醚类物质溶液加入体积为0.1-1mL。
进一步地,所述的步骤5)中的配制PVA标准溶液需逐渐加温搅拌至PVA完全溶解。
进一步地,所述的步骤5)标准曲线的绘制中,碘-碘化钾溶液加入体积为0.1-1mL。
进一步地,所述的步骤5)标准曲线的绘制中,硼酸溶液加入体积为5-10mL。
进一步地,所述的步骤5)标准曲线的绘制中,配制500mg/L的PVA标准储备液母液,并稀释10倍至50mg/L作为PVA标准储备液使用液,分别移取0.5mL、1.0mL、2.5mL、5mL、12.5mL上述标准储备液使用液于体积为V3的容量瓶中,加入上述碘-碘化钾溶液、硼酸溶液后,用纯水定容至刻度线,配制成浓度为1、2、5、10、25mg/L的PVA标准溶液,避光静置10-20min。
进一步地,所述的步骤5)中用紫外-可见分光光度计在680-700nm波长范围内最优波长下测定吸光度,绘制标准曲线,并做线性拟合。
进一步地,所述的步骤7)中单位面积膜片PVA浓度W计算,数值以单位g/m2计,计算按照下式:
Figure BDA0003294746940000051
式中:
W——单位面积膜片PVA浓度,g/m2
C——待测液中PVA浓度,mg/L;
S——裁取单张膜片面积,cm2
n——浸出液中膜片总数,张;
V1——溶出所用纯水量,mL;
V2——测试用溶出液量,mL;
V3——测试用容量瓶体积,mL;
与现有的检测技术相比,本发明技术的有益效果体现在:
1.本发明通过利用PVA与聚氧乙烯醚类物质-碘-硼酸的混合溶液生成蓝绿色的络合物,通过直接浸泡,取出观察膜片颜色的变化,根据膜表面呈蓝绿色可以判断膜表面有PVA涂层,根据膜表面着色深浅可以判断膜表面PVA涂层分布及均匀程度,使得对反渗透膜片的PVA涂覆分布情况能够做出准确的判断。
2.本发明还利用紫外-可见分光光度法测定该蓝绿色络合物在定波长690nm附近的最大吸光度,用标准曲线法定量,可以准确测试膜片浸出液中PVA浓度,根据膜面积和浸出液体积定量计算出单位膜面积PVA含量,定量比较不同膜片PVA涂覆量,从而对反渗透膜表面PVA物理涂覆总量做出准确的判断。
3.本发明通过在常规PVA与碘-硼酸的混合溶液络合显色反应中的显色剂中添加一种或多种聚氧乙烯醚类物质,该类物质所特有的聚氧乙烯链能与PVA分子中存在的羟基产生氢键作用,能够使显色更加稳定,同时该类物质在一定浓度下能够形成胶束,对富集PVA具有协同效应,使PVA显色更加敏感,降低最低检出限。
4.本发明提供一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法,所述方法使得对反渗透膜表面PVA涂覆情况的检测摆脱了现有的只能通过表面接触角、Zeta电位或者耐污染实验间接表征,而直接具体到PVA层本身的检测,提高了判断的准确性,且操作简单、成本低廉。
附图说明
图1为实施例1-4直接浸入显色剂后膜片的着色情况照片;
图2为实施例1中PVA浓度含量标准曲线。
具体实施方式
下面结合实施例进行进一步详述本发明的技术方案,本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例,都属于本发明保护范围。
本发明是实施例中吸光度均采用上海元析仪器有限公司的X-3紫外可见分光光度计进行测试。
以下对本发明实施例中用到或可能用到的方法进行说明:
1.单位膜面积PVA浓度的计算方法:
本专利中根据紫外分光光度计所测试膜片浸出液浓度及对应膜面积计算单位膜面积PVA浓度来表示不同膜片PVA总含量,数值以单位g/m2计,计算按照下式:
Figure BDA0003294746940000071
式中:
W——单位面积膜片PVA浓度,g/m2
C——待测液中PVA浓度,mg/L;
S——裁取单张膜片面积,cm2
n——浸出液中膜片总数,张;
V1——溶出所用纯水量,mL;
V2——测试用溶出液量,mL;
V3——测试用容量瓶体积,mL;
实施例1:
测试陶氏化学公司编号BW30膜片表面PVA涂覆情况分布及涂覆量
从陶氏化学公司8040的BW30-400膜元件破拆膜片中裁取1m长度备用,
具体测试步骤如下:
1)反渗透膜片取样:用直径7.8cm圆盘取样器从膜片中随机裁取5张圆片;
2)显色剂配制:配制10g/L的辛基苯基聚氧乙烯醚溶液、碘、碘化钾浓度分别为12.7g/L、25g/L的碘-碘化钾溶液和浓度为40g/L的硼酸溶液,作为显色剂,待用;
3)快速显色判断:将所取圆片浸泡在体积比为1:1:3混合的辛基苯基聚氧乙烯醚-碘-硼酸显色剂溶液中30s,取出用纯水反复冲洗至洗涤液无色,观察膜片表面的颜色变化,若膜片表面呈蓝绿色则表面涂覆有PVA,根据蓝绿色的深浅程度可判断膜表面PVA涂层均匀程度;
4)反渗透膜片中PVA的提取:取3张圆片裁成3-5mm的碎片,置于30mL样品瓶中,并加入30mL纯水,样品瓶置于90℃烘箱中2h,取出样品瓶振荡摇匀,用胶头滴管吸取少量浸出液于20mL样品瓶中,待测;
5)标准曲线的绘制:
a.配制PVA标准储备液母液:用称量纸准确称取500mg PVA,并转移至1L容量瓶中,用纯水定容至1L,配成浓度为500mg/L的PVA标准储备液母液,溶解过程需逐渐加温并不断搅拌至PVA完全溶解;
b.PVA标准溶液制备:用量筒准确量取100mL PVA标准储备液母液于1L容量瓶中,再次用纯水定容至1L,将a中所配母液稀释10倍,配得50mg/L的PVA溶液作为标准溶液;
c.标样配制:用移液管分别移取0.5mL、1.0mL、2.5mL、5mL、12.5mL上述标准储备液使用液于25mL容量瓶中,加入上述0.25mL辛基苯基聚氧乙烯醚、0.25mL碘-碘化钾溶液和7.5mL硼酸溶液后,用纯水定容至25mL,配制成浓度为1、2、5、10、25mg/L的PVA溶液作为标样,避光静置15min;
d.通过扫描全波长范围内谱图确认最优波长为690nm,分别用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定对应吸光度,所得数据,以吸光度(Abs)为横坐标x,标样浓度(mg/L)为纵坐标y绘制标准曲线,并做线性拟合,得拟合方程为y=5.572x-0.0276
6)待测样品的制备:取10mL待测样品于容量瓶中,在待测样品中加入0.25mL辛基苯基聚氧乙烯醚、0.25mL碘-碘化钾溶液、7.5mL硼酸溶液,用纯水定容,静置后用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定吸光度,根据绘制的标准曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度;
7)计算单位面积膜片PVA浓度;
单位面积BW30膜片PVA浓度测试结果如表1所示;
实施例2:
测试陶氏化学公司编号TW30膜片表面PVA涂覆情况分布及涂覆量
从陶氏化学公司1812的TW30-1812-100膜元件破拆膜片中裁取1m长度备用,具体测试步骤如下:
1)反渗透膜片取样:用直径5.0cm圆盘取样器从膜片中随机裁取15张圆片;
2)显色剂配制:配制5.0g/L的壬基酚聚氧乙烯醚溶液、碘、碘化钾浓度分别为10.0g/L、20g/L的碘-碘化钾溶液和浓度为30g/L的硼酸溶液,作为显色剂,待用;
3)快速显色判断:将所取圆片浸泡在体积比为2:3:3混合的壬基酚聚氧乙烯醚-碘-硼酸显色剂溶液中60s,取出用纯水反复冲洗至洗涤液无色,观察膜片表面的颜色变化,若膜片表面呈蓝绿色则表面涂覆有PVA,根据蓝绿色的深浅程度可判断膜表面PVA涂层均匀程度;
4)反渗透膜片中PVA的提取:取1张圆片裁成3-5mm的碎片,置于30mL样品瓶中,并加入30mL纯水,样品瓶置于60℃烘箱中5h,取出样品瓶振荡摇匀,用胶头滴管吸取少量浸出液于20mL样品瓶中,待测;
5)标准曲线的绘制:
a.配制PVA标准储备液母液:用称量纸准确称取500mg PVA,并转移至1L容量瓶中,用纯水定容至1L,配成浓度为500mg/L的PVA标准储备液母液,溶解过程需逐渐加温并不断搅拌至PVA完全溶解;
b.PVA标准溶液制备:用量筒准确量取100mL PVA标准储备液母液于1L容量瓶中,再次用纯水定容至1L,将a中所配母液稀释10倍,配得50mg/L的PVA溶液作为标准溶液;
c.标样配制:用移液管分别移取0.5mL、1.0mL、2.5mL、5mL、12.5mL上述标准储备液使用液于25mL容量瓶中,加入上述0.1mL壬基酚聚氧乙烯醚、0.1mL碘-碘化钾溶液和5mL硼酸溶液后,用纯水定容至25mL,配制成浓度为1、2、5、10、25mg/L的PVA溶液作为标样,避光静置5min;
d.通过扫描全波长范围内谱图确认最优波长为690nm,分别用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定对应吸光度,所得数据,以吸光度(Abs)为横坐标x,标样浓度(mg/L)为纵坐标y绘制标准曲线,并做线性拟合,得拟合方程为y=7.0851x-0.2582;
6)待测样品的制备:取10mL待测样品于容量瓶中,在待测样品中加入0.1mL壬基酚聚氧乙烯醚溶液、0.1mL碘-碘化钾溶液、5mL硼酸溶液,用纯水定容,静置后用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定吸光度,根据绘制的标准曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度;
7)计算单位面积膜片PVA浓度;
单位面积TW30膜片PVA浓度测试结果如表1所示;
实施例3:
测试时代沃顿科技有限公司编号LP21膜片表面PVA涂覆情况分布及涂覆量
从时代沃顿科技有限公司4040的LP21-4040膜元件破拆膜片中裁取1m长度备用,具体测试步骤如下:
1)反渗透膜片取样:用直径10.0cm圆盘取样器从膜片中随机裁取10张圆片;
2)显色剂配制:配制20g/L的聚氧乙烯月桂醚溶液、碘、碘化钾浓度分别为20.0g/L、30g/L的碘-碘化钾溶液和浓度为50g/L的硼酸溶液,作为显色剂,待用;
3)快速显色判断:将所取圆片浸泡在体积比为1:0.1:1混合的聚氧乙烯月桂醚-碘-硼酸显色剂溶液中120s,取出用纯水反复冲洗至洗涤液无色,观察膜片表面的颜色变化,若膜片表面呈蓝绿色则表面涂覆有PVA,根据蓝绿色的深浅程度可判断膜表面PVA涂层均匀程度;
4)反渗透膜片中PVA的提取:取5张圆片裁成3-5mm的碎片,置于30mL样品瓶中,并加入30mL纯水,样品瓶置于120℃烘箱中1h,取出样品瓶振荡摇匀,用胶头滴管吸取少量浸出液于20mL样品瓶中,待测;
5)标准曲线的绘制:
a.配制PVA标准储备液母液:用称量纸准确称取500mg PVA,并转移至1L容量瓶中,用纯水定容至1L,配成浓度为500mg/L的PVA标准储备液母液,溶解过程需逐渐加温并不断搅拌至PVA完全溶解;
b.PVA标准溶液制备:用量筒准确量取100mL PVA标准储备液母液于1L容量瓶中,再次用纯水定容至1L,将a中所配母液稀释10倍,配得50mg/L的PVA溶液作为标准溶液;
c.标样配制:用移液管分别移取0.5mL、1.0mL、2.5mL、5mL、12.5mL上述标准储备液使用液于25mL容量瓶中,加入上述1.0mL聚氧乙烯月桂醚、0.5mL碘-碘化钾溶液和10mL硼酸溶液后,用纯水定容至25mL,配制成浓度为1、2、5、10、25mg/L的PVA溶液作为标样,避光静置30min;
d.通过扫描全波长范围内谱图确认最优波长为690nm,分别用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定对应吸光度,所得数据,以吸光度(Abs)为横坐标x,标样浓度(mg/L)为纵坐标y绘制标准曲线,并做线性拟合,得拟合方程为y=5.6292x-0.0585;
6)待测样品的制备:取10mL待测样品于容量瓶中,在待测样品中加入1.0mL聚氧乙烯月桂醚、0.5mL碘-碘化钾溶液、10mL硼酸溶液,用纯水定容,静置后用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定吸光度,根据绘制的标准曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度;
7)计算单位面积膜片PVA浓度;
单位面积LP21膜片PVA浓度测试结果如表1所示;
实施例4:
测试万华化学自制
Figure BDA0003294746940000121
BW-LP膜片表面PVA涂覆情况分布及涂覆量
分别从万华化学生产的不同批次
Figure BDA0003294746940000122
BW-LP膜卷(编号Z-1,2,3)中裁取1m长度备用,具体测试步骤如下:
1)反渗透膜片取样:用直径7.8cm圆盘取样器从膜片中随机裁取10张圆片;
2)显色剂配制:配制10g/L的辛基苯基聚氧乙烯醚溶液、碘、碘化钾浓度分别为12.7g/L、25g/L的碘-碘化钾溶液和浓度为40g/L的硼酸溶液,作为显色剂,待用;
3)快速显色判断:将所取圆片浸泡在体积比为1:1:3混合的辛基苯基聚氧乙烯醚-碘-硼酸显色剂溶液中30s,取出用纯水反复冲洗至洗涤液无色,观察膜片表面的颜色变化,若膜片表面呈蓝绿色则表面涂覆有PVA,根据蓝绿色的深浅程度可判断膜表面PVA涂层均匀程度;
4)反渗透膜片中PVA的提取:取5张圆片裁成3-5mm的碎片,置于30mL样品瓶中,并加入30mL纯水,样品瓶置于90℃水浴中2h,取出样品瓶振荡摇匀,用胶头滴管吸取少量浸出液于20mL样品瓶中,待测;
5)标准曲线的绘制:
a.配制PVA标准储备液母液:用称量纸准确称取500mg PVA,并转移至1L容量瓶中,用纯水定容至1L,配成浓度为500mg/L的PVA标准储备液母液,溶解过程需逐渐加温并不断搅拌至PVA完全溶解;
b.PVA标准溶液制备:用量筒准确量取100mL PVA标准储备液母液于1L容量瓶中,心急再次用纯水定容至1L,将a中所配母液稀释10倍,配得50mg/L的PVA溶液作为标准溶液;
c.标样配制:用移液管分别移取0.5mL、1.0mL、2.5mL、5mL、12.5mL上述标准储备液使用液于25mL容量瓶中,加入上述0.25mL辛基苯基聚氧乙烯醚、0.25mL碘-碘化钾溶液和7.5mL硼酸溶液后,用纯水定容至25mL,配制成浓度为1、2、5、10、25mg/L的PVA溶液作为标样,避光静置15min;
d.分别用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定对应吸光度,所得数据,以吸光度(Abs)为横坐标x,标样浓度(mg/L)为纵坐标y绘制标准曲线,并做线性拟合,得拟合方程为y=5.5575x-0.06684;
6)待测样品的制备:取10mL待测样品于容量瓶中,在待测样品中加入0.25mL辛基苯基聚氧乙烯醚、0.25mL碘-碘化钾溶液、7.5mL硼酸溶液,用纯水定容,静置后用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定吸光度,根据绘制的标准曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度;
7)计算单位面积膜片PVA浓度;
单位面积Z-1,2,3膜片PVA浓度测试结果如表1所示;
对比例1:
测试陶氏化学公司编号BW30膜片表面PVA涂覆情况分布及涂覆量
从陶氏化学公司8040的BW30-400膜元件破拆膜片中裁取1m长度备用,具体测试步骤如下:
1)反渗透膜片取样:用直径7.8cm圆盘取样器从膜片中随机裁取5张圆片;
2)显色剂配制:配制碘、碘化钾浓度分别为12.7g/L、25g/L的碘-碘化钾溶液和浓度为40g/L的硼酸溶液,作为显色剂,待用;
3)快速显色判断:将所取圆片浸泡在体积比为1:3混合的碘-硼酸显色剂溶液中30s,取出用纯水反复冲洗至洗涤液无色,观察膜片表面的颜色变化,若膜片表面呈蓝绿色则表面涂覆有PVA,根据蓝绿色的深浅程度可判断膜表面PVA涂层均匀程度;
4)反渗透膜片中PVA的提取:取3张圆片裁成3-5mm的碎片,置于30mL样品瓶中,并加入30mL纯水,样品瓶置于90℃烘箱中2h,取出样品瓶振荡摇匀,用胶头滴管吸取少量浸出液于20mL样品瓶中,待测;
5)标准曲线的绘制:
a.配制PVA标准储备液母液:用称量纸准确称取500mg PVA,并转移至1L容量瓶中,用纯水定容至1L,配成浓度为500mg/L的PVA标准储备液母液,溶解过程需逐渐加温并不断搅拌至PVA完全溶解;
b.PVA标准溶液制备:用量筒准确量取100mL PVA标准储备液母液于1L容量瓶中,再次用纯水定容至1L,将a中所配母液稀释10倍,配得50mg/L的PVA溶液作为标准溶液;
c.标样配制:用移液管分别移取0.5mL、1.0mL、2.5mL、5mL、12.5mL上述标准储备液使用液于25mL容量瓶中,加入上述0.25mL碘-碘化钾溶液和7.5mL硼酸溶液后,用纯水定容至25mL,配制成浓度为1、2、5、10、25mg/L的PVA溶液作为标样,避光静置15min;
d.通过扫描全波长范围内谱图确认最优波长为690nm,分别用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定对应吸光度,所得数据,以吸光度(Abs)为横坐标x,标样浓度(mg/L)为纵坐标y绘制标准曲线,并做线性拟合,得拟合方程为y=5.2412x-0.0785;
6)待测样品的制备:取10mL待测样品于容量瓶中,在待测样品中加入0.25mL碘-碘化钾溶液、7.5mL硼酸溶液,用纯水定容,静置后用紫外-可见分光光度计在690nm波长下测定吸光度,根据绘制的标准曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度;
7)计算单位面积膜片PVA浓度;
单位面积膜片PVA浓度测试结果如表1所示,与实施例1对比,可以看出添加聚氧乙烯醚类物质能够提高显色效果;
表1
Figure BDA0003294746940000151
经以上实施例结果分析,利用本专利所提供的一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法,能够通过直接显色快速判断膜表面PVA涂覆情况及均匀程度,同时通过紫外分光光度法定量,从而能够对反渗透膜表面涂覆PVA层做出了直接、快速、定量的评价。

Claims (9)

1.一种检测复合反渗透膜表面PVA涂层的方法,其特征在于,将待测反渗透膜切片浸泡于显色剂中,取出膜片用纯水冲洗至洗涤液无色后,观察膜片表面的颜色变化,呈蓝绿色表明膜表面涂覆有PVA涂层,其中所述的显色剂为聚氧乙烯醚类物质溶液、碘-碘化钾溶液和硼酸溶液混合液。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述显色剂中碘-碘化钾溶液和硼酸溶液的体积比为1:1-10,聚氧乙烯醚类物质溶液和硼酸溶液的体积比为1:1-3;优选所述的碘-碘化钾溶液中碘、碘化钾浓度分别为10-20g/L、20-30g/L,和/或,所述的硼酸溶液浓度为30-50g/L。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述的聚氧乙烯醚类物质选自辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚、二壬基酚聚氧乙烯醚、辛基苯基聚氧乙烯醚、聚氧乙烯月桂醚中的一种或多种;优选辛基苯基聚氧乙烯醚;优选地,所述的聚氧乙烯醚类物质溶液的浓度为5-20g/L,优选浓度为10-15g/L。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,采用热水浸泡提取反渗透膜中的PVA转移至V1体积纯水中得到溶出溶液,并移取一定量溶出溶液V2至V3体积容量瓶中,加入显色剂溶液并用纯水定容,采用紫外-可见分光光度法测定吸光度,根据吸光度与PVA浓度的标准关系曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,包括以下步骤:
⑴反渗透膜片取样:用直径5-10cm,优选6-8cm圆盘取样器从膜片中随机裁取5-15张圆片;
⑵显色剂配制:配制聚氧乙烯醚类物质溶液、碘-碘化钾溶液和硼酸溶液混合液;
⑶快速显色判断:将步骤1)中所取圆片浸泡在显色剂混合液中30-120s,优选30-60s,取出用纯水反复冲洗至洗涤液无色,观察膜片表面的颜色变化,若膜片表面呈蓝绿色则表面涂覆有PVA,根据蓝绿色的深浅程度可判断膜表面PVA涂层分布及均匀程度;和/或,还包含
⑷反渗透膜片中PVA的提取:取1-5张膜圆片裁成3-5mm的碎片加入纯水,然后置于60-120℃高温加热设备中1-5h,取出浸出液待测;
⑸标准曲线的绘制:配制PVA标准溶液,分别在PVA标准溶液中加入显色剂混合液,用纯水定容后,避光静置5-30min,分别用紫外-可见分光光度计在680-700nm波长范围内选取最优波长下,测定对应吸光度,绘制标准曲线,并做线性拟合;
⑹待测样品的制备:取10mL待测样品于容量瓶中,在待测样品中加入0.1-0.5mL碘-碘化钾溶液、5-10mL硼酸溶液、0.1-1mL聚氧乙烯醚类物质,用纯水定容,静置后用紫外-可见分光光度计在步骤5)中确认的最优波长下测定吸光度,根据绘制的标准曲线,根据拟合线性方程和样品溶液的吸光度计算待测溶液样品中PVA浓度;
⑺计算单位面积膜片PVA浓度。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤4)中高温加热设备温度为80-100℃,浸出时间为1.5-3.5h。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于:步骤5)标准曲线的绘制中,首先配制500 mg/L的PVA标准储备液母液,并稀释10倍至50 mg/L作为PVA标准溶液;聚氧乙烯醚类物质溶液加入体积为0.1-1mL;碘-碘化钾溶液加入体积为0.1-0.5mL;硼酸溶液加入体积为5-10mL;PVA标准溶液的量为0.5-12.5mL。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法,其特征在于:步骤5)标准曲线的绘制及步骤6)待测样品的制备中,标准样品和待测样品的制备方法,在PVA标准溶液中加入显色剂混合液后,用纯水定容至25mL,避光静置10-20min。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的方法,其特征在于:所述的步骤7)单位面积膜片PVA浓度W计算,数值以单位g/m2计,计算按照下式:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式中:
W——单位面积膜片PVA浓度,g/m2
C——待测液中PVA浓度,mg/L;
S——裁取单张膜片面积,cm2
n——浸出液中膜片总数,张;
V1——溶出所用纯水量,mL;
V2——测试用溶出液量,mL;
V3——测试用容量瓶体积,mL。
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