离子交换膜性能测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种离子交换膜性能测试装置，包括两端板、两称重装置和两液压表，两称重装置上各置有一个储液器；端板上设有凹槽，端板上设有与凹槽连通的进液口、出液口和液压表安装口，凹槽的槽底上连接有电极板，电极板上连接有电极引线；液压表安装口内装有液压表；一端板上的进液口通过一供液管路和一供液泵与一储液器连通，该端板上的出液口通过一出液管路和一压力调节阀与该储液器连通；另一端板上的进液口通过另一供液管路和另一供液泵与另一储液器连通，该端板上的出液口通过另一出液管路和另一压力调节阀与该储液器连通；该测试装置还具有将两端板紧固连接在一起的连接装置和直流电源。该装置结构简单，能实现多种性能的测试。
【专利说明】离子交换膜性能测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种离子交换膜性能测试装置。
【背景技术】
[0002]离子交换膜是一种对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜，具体可分为阳离子交换膜和阴离子交换膜两种。阳离子交换膜的高分子骨架的固定基团带负电荷，在电场的作用下，可以选择性地让溶液中的阳离子通过，溶液中的阴离子则因为同性排斥被阻挡。阴离子交换膜则恰恰相反，高分子骨架的固定基团带正电荷，可以选择性地让阴离子通过，阻挡阳离子。
[0003]离子交换膜的性能测定对表征离子交换膜量有重要指导影响，其主要性能除了膜电阻、迁移数和离子交换容量外，还有体现膜在两侧压差作用下水迁移的压渗系数、体现膜在两侧浓差作用下水迁移的渗透系数和体现膜在电流通过时水迁移的电渗系数。现有测试装置只能单一测试一种水迁移系数，且测量电渗系数时容易发生浓差极化现象。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种离子交换膜性能测试装置，以达到方便测量离子交换膜的压渗系数、渗透系数及电渗析系数之目的。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种如下结构的离子交换膜性能测试装置，包括两端板、两称重装置和两液压表，两称重装置上各置有一个储液器；所述端板的一侧面上设有凹槽，所述端板上设有与所述凹槽连通的进液口、出液口和液压表安装口，所述凹槽的槽底上连接有电极板，所述电极板上连接有穿出所述端板的电极引线；两液压表分别安装在两端板上的液压表安装口内；一端板上的进液口通过一供液管路和一供液泵与一储液器连通，该端板上的出液口通过一出液管路和一压力调节阀与该储液器连通；另一端板上的进液口通过另一供液管路和另一供液泵与另一储液器连通，该端板上的出液口通过另一出液管路和另一压力调节阀与该储液器连通；该测试装置还具有将两端板紧固连接在一起的连接装置和能与所述电极引线电连接的直流电源。
[0006]所述连接装置包括设在一端板上的螺纹孔、设在另一端板上的螺栓穿装孔以及穿过螺栓穿装孔后与螺纹孔相配合将两端板紧固在一起的螺栓。
[0007]所述连接装置包括分别设在两端板上且一一对应设置的螺栓穿装孔，两端板由穿过相对应的螺栓穿装孔的螺栓和螺接在螺栓上的螺帽实现紧固连接。
[0008]所述两端板上的凹槽的槽口面积相等且形状相同。
[0009]所述两端板上的凹槽为方形槽。
[0010]所述称重装置为电子天平。
[0011]本实用新型可实现离子交换膜的压渗系数、渗透系数及电渗析系数的测试，使用和测试方式如下所述。
[0012]一、压渗系数测试[0013]将待测离子交换膜夹装在两端板之间，两端板上的凹槽分列在待测离子交换膜的两侧，两端板连接的紧固程度要保证液体不能从端板和待测离子交换膜之间渗出。
[0014]在一侧储液器中倒入纯水，另一侧储液器中不加水，启动与加水的储液器连接的供液泵向一端板的凹槽内供水，调节压力调节阀使液压达到设定压力，记录相应液压表的读数P (bar)，记录此时通水测电子天平的读数ml (g)，待测离子交换膜面积记为A(m2)为通水的凹槽的槽口面积，经过一定时间t(min),记录通水侧电子天平的读数m2 (g),可得到设定压差条件下待测离子交换膜的压渗系数α p，具体数值可通过公式(I)计算。改变设定压力，通过上述方法就可测出不同压差条件下待测离子交换膜的压渗系数。
[0015]a P= (ml_m2) / (P*A*t) (I)。
[0016]二、渗透系数测试
[0017]将待测离子交换膜夹装在两端板之间，两端板上的凹槽分列在待测离子交换膜的两侧，两端板连接的紧固程度要保证液体不能从端板和待测离子交换膜之间渗出。
[0018]向一个储液器中倒入浓度为cl(mol/L)的溶液，向另一个储液器中倒入浓度为c2 (mol/L)的溶液，溶液可采用无机盐溶液，例如氯化钠。启动两供液泵分别向两凹槽供液，调节两压力调节阀，使两液压表的读数相同，此时记录一电子天平读数ml (g)，待测离子交换膜18面积固定为A (m2)，经过一定时间t (min)，记录同一电子天平的读数m2 (g)，可得到设定浓度差条件下待测离子交换膜的压渗系数αρ具体数值可通过公式(2)计算。改变溶液的浓度差，可得到不同溶液浓度差条件下待测离子交换膜渗透系数。
[0019]a c= I ml-m2 | / ( | cl_c2 | *A*t) (2)。
[0020]三、电渗系数测试
[0021]将待测离子交换膜夹装在两端板之间，两端板上的凹槽分列在待测离子交换膜的两侧，两端板连接的紧固程度要保证液体不能从端板和待测离子交换膜之间渗出；将两电极引线分别与直流电源的正极和负极连接。
[0022]往两储液器中加入相同浓度的NaCl溶液，启动两供液泵分别向两凹槽供液，调节两压力调节阀，使两液压表的读数相同，开启直流电源，调节输出电流至I (A)，电流作用使待测离子交换膜上发生离子迁移，此时记录一侧电子天平读数ml (g)，经过一定时间t (s)，此时记录同一侧电子天平读数m2(g)，由ml，m2以及具体的电极反应，可以计算得到水在电场作用下迁移通过膜的质量m (g)，计算公式参见公式(3)。改变电流值，可得到不同电流电压条件下待测离子交换膜电渗系数。
[0023]a e=m/M/ (I*t/F) (3)；
[0024]式(3)中，M为水的摩尔质量，F为法拉第常数:96485C/mol。
[0025]本实用新型，可使待测离子交换膜表面溶液充分流动，解决了浓差极化对实验结果的影响，同时解决了现有方法中测试交换膜的不同性能时，需要更换多种不同测试设备以及离子交换膜需要反复拆卸的问题；避免了离子交换膜在反复拆卸过程中遭到损坏，从而影响测试效果的缺陷；一个装置可实现压渗系数、渗透系数及电渗析系数的测试，省时省力。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步的详细说明:[0027]图1为本实用新型的结构示意图；
[0028]图2是左端板的结构示意图；
[0029]图3是右端板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]参照图1、图2和图3，本实用新型，提供的离子交换膜性能测试装置，包括两端板分别是左侧端板I和右侧端板2，两称重装置分别是左侧称重装置3和右侧称重装置4，两液压表分别是左侧液压表5和右侧液压表6 ;左侧称重装置3上置有左侧储液器7，右侧称重装置4上置有右侧储液器8，称重装置采用电子天平。左侧端板I的一侧面上设有左侧凹槽9，右侧端板2的相对侧面上设有右侧凹槽10，左侧端板I上设有与左侧凹槽9连通的进液口、出液口和液压表安装口，右侧端板2上设有与右侧凹槽10连通的进液口、出液口和液压表安装口 ；左侧凹槽9的槽底上连接有左侧电极板11，左侧电极板11上连接有穿出左侧端板I的左侧电极引线13，右侧凹槽10的槽底上连接有右侧电极板12，右侧电极板12上连接有穿出右侧端板2的右侧电极引线14。左侧液压表5装在左侧端板I上的液压表安装口内，右侧液压表6装在右侧端板2的液压表安装口内。左侧端板I上的进液口通过左侧供液管路15和左侧供液泵17与左侧储液器7连通，左侧端板I上的出液口通过左侧出液管路19和左侧压力调节阀21与左侧储液器7连通。右侧端板2上的进液口通过右侧供液管路16和右侧供液泵18与右侧储液器8连通，右侧端板2上的出液口通过右侧出液管路20和右侧压力调节阀22与右侧储液器8连通。上述左侧凹槽9和右侧凹槽10的槽口面积相等且形状相同，所述凹槽采用方形槽，使用时，左侧凹槽9和右侧凹槽10对正使用。
[0031]该测试装置还具有将两端板紧固连接在一起的连接装置，一种结构的连接装置包括设在一端板上的螺纹孔、设在另一端板上的螺栓穿装孔以及穿过螺栓穿装孔后与螺纹孔相配合将两端板紧固在一起的螺栓。另一种结构的连接装置包括分别设在两端板上且一一对应设置的螺栓穿装孔，两端板由穿过相对应的螺栓穿装孔的螺栓和螺接在螺栓上的螺帽实现紧固连接。上述两种结构的连接装置虽然没在图中示出，但本领域技术人员根据本专利的教导便可实现。
[0032]该测试装置还具有一直流电源23，左侧电极引线13和右侧电极引线14可与该直流电源的正极和负极分别连接。直流电源23采用可调节电流的直流电源。
【权利要求】
1.离子交换膜性能测试装置，其特征在于:包括两端板、两称重装置和两液压表，两称重装置上各置有一个储液器；所述端板的一侧面上设有凹槽，所述端板上设有与所述凹槽连通的进液口、出液口和液压表安装口，所述凹槽的槽底上连接有电极板，所述电极板上连接有穿出所述端板的电极引线；两液压表分别安装在两端板上的液压表安装口内；一端板上的进液口通过一供液管路和一供液泵与一储液器连通，该端板上的出液口通过一出液管路和一压力调节阀与该储液器连通；另一端板上的进液口通过另一供液管路和另一供液泵与另一储液器连通，该端板上的出液口通过另一出液管路和另一压力调节阀与该储液器连通；该测试装置还具有将两端板紧固连接在一起的连接装置和能与所述电极引线电连接的直流电源。
2.根据权利要求1所述的离子交换膜性能测试装置，其特征是:所述连接装置包括设在一端板上的螺纹孔、设在另一端板上的螺栓穿装孔以及穿过螺栓穿装孔后与螺纹孔相配合将两端板紧固在一起的螺栓。
3.根据权利要求1所述的离子交换膜性能测试装置，其特征是:所述连接装置包括分别设在两端板上且一一对应设置的螺栓穿装孔，两端板由穿过相对应的螺栓穿装孔的螺栓和螺接在螺栓上的螺帽实现紧固连接。
4.根据权利要求1所述的离子交换膜性能测试装置，其特征是:所述两端板上的凹槽的槽口面积相等且形状相同。
5.根据权利要求4所述的离子交换膜性能测试装置，其特征是:所述两端板上的凹槽为方形槽。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的离子交换膜性能测试装置，其特征是:所述称重装置为电子天平。
【文档编号】B01D65/10GK203750428SQ201420175806
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月12日 优先权日:2014年4月12日
【发明者】纪文超 申请人:山东天维膜技术有限公司