Свежие записи
09 июля 2018

Автор: ВикторРаздел: Атомно-силовая микроскопия

18 декабря 2017

Автор: ВикторРаздел: Рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния)

22 ноября 2017

Автор: ВикторРаздел: Спектроскопия

22 ноября 2017

Автор: ВикторРаздел: Рамановская спектроскопия (спектроскопия комбинационного рассеяния)

Подписка на новые статьи


Нажимая кнопку «Подписаться», вы принимаете условия «Соглашения на обработку персональных данных».

Исследование структуры ультрафильтрационной мембраны методом жидкостной порометрии

Метод жидкостной порометрии для исследования мембран
ФЕВ012017

Мембраны ультрафильтрационные - материалы, имеющие анизотропную структуру с тонким поверхностным слоем, который обеспечивает селективное разделение воды и макромолекул или коллоидов. Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам полимерные мембраны нашли широкое применение в водоподготовке, гемодиализе и других областях.Структура мембраны напрямую связана с ее производительностью. Такие параметры, как конфигурация пор, их распределение по размерам, определяют, в конечном счете, задерживающую способность мембраны и ее проницаемость.

Одним из ключевых на сегодняшний день методов оценки пористости полимерной мембраны является метод взаимного вытеснения жидкостей. Он является неразрушающим и сочетает в себе процедуру вытеснения пузырька с определением жидкостной проницаемости. Структура материала при этом не меняется.

В данном примере определение характеристик ультрафильтрационной мембраны было проведено на приборе POROLIQTM 1000 (компании Porometer).

В основе метода лежит использование двух смачивающих жидкостей, при этом не смешивающихся между собой. В данном примере такой парой жидкостей является вода-изобутанол (1:1), с поверхностным натяжением ƴLL = 1.9 мН/м при 25 °C. Изобутанолом происходит смачивание мембраны, водой – вытеснение его из пор материала. Радиус пор rp, вскрываемых при приложении некоторого давления Δp, определяется по уравнению:

rp = 2 ƴLL / Δ p

Проницаемость материала рассчитывается по закону Дарси:

K = Qm·η·Δχm / Δρm·A

Где:

A – площадь поперечного сечения образца

η – динамическая вязкость

Δχm – средняя длина поры

Δρm – средний перепад давления  

Площадь пор каждого типа определяется в соответствии со следующим уравнением:

APorei = NPorei·(π·ri2)

Где:

NPorei – количество пор определенного класса

Распределение пор по размерам в мембране

Встроенное программное обеспечение на базе LabView дает на выходе подробную информацию о пористой структуре мембраны:

Материал: полимерная мембрана Значение Единица измерения
Первая точка пузырька – размер 0,13 мкм
Первая точка пузырька – давление 0,51 бар
Первая точка пузырька – скорость потока жидкости 0,51 мкл/мин
Средняя пора – размер 0,04 мкм
Средняя пора – давление 1,66 бар
Средняя пора – скорость потока жидкости 2,41 мкл/мин
Минимальная пора – размер 0,012 мкм
Минимальная пора – давление 5,68 бар
Количество крупных пор 2,12 * 106
Количество средних пор 1,17 * 108
Общее количество пор 5,31 * 108
Жидкостная проницаемость 3,47 * 10-8 дарси
Рассчитанная средняя длина поры 5,52 мкм
Открытая пористость 0,40 %
Плотность пор (на основе минимальных пор) 5,29 * 108 / см2

В данном примере было показано, как с помощью метода взаимного вытеснения жидкостей можно исследовать пористую структуру ультрафильтрационной мембраны, что может быть полезно в процессе ее изготовления, а также модификации поверхности.

Подробные характеристики порометра взаимного вытеснения жидкостей (LLDP) POROLIQ 1000
Предыдущая статья
ЯНВ102017

Автор: ГалинаРаздел: Анализ микроструктуры материалов