CN219284953U - 一种用于测定膜样品质子透过率的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于测定膜样品质子透过率的装置，包括测试箱，所述测试箱侧壁安装有控制面板，所述测试箱顶部设置有测试室盖板，所述测试箱通过回流管连接热交换器，所述回流管上安装有蠕动泵，所述控制面板包括pH感应装置、温度感应装置、温控器、压力感应装置、电阻感应装置和光学感应装置，热交换器连接回流管，回流管末端连接入流孔，本装置实现离子交换膜的质子透过率测定的装置，能够有效测定不同类型离子交换膜的质子透过率，且装置结构简便，可行性高，同时测试用时较短，测试效率高。

Description

一种用于测定膜样品质子透过率的装置

技术领域

本实用新型涉及高分子材料性能检测技术领域，具体涉及一种用于测定膜样品质子透过率的装置。

背景技术

离子交换膜是一类具有离子交换特性的高分子薄膜，作为新型的分离，提纯，浓缩材料，已经广泛应用于药物提纯，食品加工，废酸回收，污水处理等行业。离子交换膜的选择透过性直接影响着其使用效果，因此对膜的传质性能进行表征是离子交换膜投入使用前必须要进行的工作，而离子交换膜的质子透过率是传质性能的重要参数。

质子透过率是指氢离子在单位时间单位面积下迁移通过离子交换膜的电化当量，用以表征离子交换膜对氢离子的选择透过性能。不同类型的离子交换膜的质子透过率差异较大，对于阳离子交换膜，氢离子作为反离子其透过率应当较高；对于普通阴离子交换膜，因其对氢离子有一定的阻拦作用，其质子透过率应当较低；而对于透氢的扩散渗析的阴离子交换膜，其质子透过率应当高，目前缺少一种能够准确有效评估不同类型膜样品的装置，用来测定不同类型离子交换膜的质子透过率。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于测定膜样品质子透过率的装置，包括测试箱，测试箱侧壁安装有控制面板，测试箱顶部设置有测试室盖板，测试箱通过回流管连接热交换器，回流管上安装有蠕动泵。

优选的：所述控制面板包括pH感应装置、温度感应装置、温控器、压力感应装置、电阻感应装置和光学感应装置。

优选的：所述测试箱底部侧壁对称开设有出流孔，测试箱顶部侧壁对称开设有入流孔，出流孔通过管道连接热交换器。

优选的：所述热交换器连接回流管，回流管末端连接入流孔。

优选的：所述测试箱中部固定连接隔板，隔板将测试箱分割成两个测试室，为第一测试室和第二测试室。

优选的：所述测试室盖板位于第一测试室上方处安装有第一搅拌桨和第一热电偶。

优选的：所述测试室盖板位于第二侧测试室上方处安装有第二热电偶、第二搅拌桨和pH探头。

优选的：所述隔板中部开设有测试膜放置槽，且隔板中部开设有贯穿的通孔。

优选的：所述通孔与测试膜放置槽连通，测试膜放置槽用于放置膜样品。

优选的：所述膜样品为阳离子交换膜和/或阴离子交换膜。

本实用新型的技术效果和优点：

本装置实现离子交换膜的质子透过率测定的装置，能够有效测定不同类型离子交换膜的质子透过率，且装置结构简便，可行性高，同时测试用时较短，测试效率高。

附图说明

图1是本申请实施例提供的用于测定膜样品质子透过率的装置结构示意图；

图2是本申请实施例提供的用于测定膜样品质子透过率的装置的内部结构示意图；

图3是本申请实施例提供的用于测定膜样品质子透过率的装置中隔板的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的用于测定膜样品质子透过率的装置的系统框图。

图中：1、测试箱；101、出流孔；102、入流孔；2、控制面板；201、pH感应装置；202、温度感应装置；203、温控器；3、测试室盖板；4、热交换器；5、回流管；6、蠕动泵；7、第一搅拌桨；8、第一热电偶；9、第二热电偶；10、第二搅拌桨；11、pH探头；12、隔板；121、通孔；122、测试膜放置槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

实施例1

请参阅图1，在本实施例中提供一种用于测定膜样品质子透过率的装置，包括测试箱1，测试箱1侧壁安装有控制面板2，控制面板2包括pH感应装置201、温度感应装置202、温控器203、压力感应装置、电阻感应装置和光学感应装置，测试箱1顶部设置有测试室盖板3，测试箱1底部侧壁对称开设有出流孔101，测试箱1顶部侧壁对称开设有入流孔102，出流孔101通过管道连接热交换器4，热交换器4连接回流管5，回流管5末端连接入流孔102，回流管5上安装有蠕动泵6。

请参阅图2～3，测试箱1中部固定连接隔板12，隔板12将测试箱1分割成两个测试室，为第一测试室和第二测试室，测试室盖板3位于第一测试室上方处安装有第一搅拌桨7和第一热电偶8，测试室盖板3位于第二侧测试室上方处安装有第二热电偶9、第二搅拌桨10和pH探头11，第一搅拌桨7和第二搅拌桨10通过电机驱动，隔板12中部开设有测试膜放置槽122，且隔板12中部开设有贯穿的通孔121，通孔121与测试膜放置槽122连通，测试膜放置槽122用于放置膜样品，如阳离子交换膜和/或阴离子交换膜。

本实用新型提供的测定膜样品质子透过率的装置的具体测定步骤为：

S1.将膜样品在0.5mol/L的NaCl溶液水中至少浸泡1～2h，使其充分稳定；

S2.将S1步骤得到的膜样品置于测试膜放置槽并完全覆盖通孔，膜两侧放入密封垫片，夹紧AB两隔室；

S3.配制0.1-1mol/L的NaCl水溶液和0.1-2mol/L的HCl水溶液，将50-200mL的NaCl水溶液注入第一测试室，将50-200mL的HCl水溶液注入第二测试室。

S4.开启蠕动泵以及温控器，温度感应装置和搅拌桨，设定温控器的温度，等待温度感应装置的温度达到平衡；

S5.开启pH温度感应装置，每1～10min记录一次pH温度感应装置的读数，至少读取5～10个数据。

质子透过率的计算方法为：

1)计算氢离子透过量：

氢离子透过量＝10^-pH值×NaCl水溶液体积×10⁶μmol

2)计算直线斜率k和拟合系数R2：

以时间为横坐标，氢离子透过量为纵坐标作图，并进行线性拟合，得到直线斜率k和拟合系数R2，要求拟合系数R2≥0.9990％。

3)质子透过率计算公式：

本实用新型的工作原理是：

本装置对膜样品质子交换率进行测定时，分别将NaCl水溶液和HCl水溶液注入第一测试室和第二测试室中，在浓度差的作用下，氢离子会穿过待测膜样品从第二测试室迁移进入第一测试室中。在恒定的温度条件下，基于氢离子扩散速率恒定，通过测定第一测试室和第二测试室中的pH值，计算出进入第一测试室的氢离子数量，得出测试膜样品在恒定温度下的质子透过率，在这一过程中，温控器与回流管通过热交换器相连，保持恒定设置温度，确保测定结果的准确性和稳定性。

显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。本实用新型中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，包括测试箱(1)，所述测试箱(1)侧壁安装有控制面板(2)，测试箱(1)顶部设置有测试室盖板(3)，测试箱(1)通过回流管(5)连接热交换器(4)，回流管(5)上安装有蠕动泵(6)。

2.根据权利要求1所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述控制面板(2)包括pH感应装置(201)、温度感应装置(202)、温控器(203)、压力感应装置、电阻感应装置和光学感应装置。

3.根据权利要求1所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述测试箱(1)底部侧壁对称开设有出流孔(101)，测试箱(1)顶部侧壁对称开设有入流孔(102)，出流孔(101)通过管道连接热交换器(4)。

4.根据权利要求1所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述热交换器(4)连接回流管(5)，回流管(5)末端连接入流孔(102)。

5.根据权利要求3所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述测试箱(1)中部固定连接隔板(12)，隔板(12)将测试箱(1)分割成两个测试室，为第一测试室和第二测试室。

6.根据权利要求5所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述测试室盖板(3)位于第一测试室上方处安装有第一搅拌桨(7)和第一热电偶(8)。

7.根据权利要求5所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述测试室盖板(3)位于第二侧测试室上方处安装有第二热电偶(9)、第二搅拌桨(10)和pH探头(11)。

8.根据权利要求5所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述隔板(12)中部开设有测试膜放置槽(122)，且隔板(12)中部开设有贯穿的通孔(121)。

9.根据权利要求8所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述通孔(121)与测试膜放置槽(122)连通，测试膜放置槽(122)用于放置膜样品。

10.根据权利要求9所述的一种用于测定膜样品质子透过率的装置，其特征在于，所述膜样品为阳离子交换膜和/或阴离子交换膜。

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