無(wú)機(jī)膜的表征

無(wú)機(jī)膜的表征第1頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六致密膜結(jié)構(gòu)各種金屬及其合金膜氧化物膜第2頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六多孔無(wú)機(jī)膜的表征內(nèi)容結(jié)構(gòu)表征和性能表征孔徑大小及其分布、孔道形狀、孔隙率、比表面積、孔體積、晶型、滲透性能及結(jié)構(gòu)缺陷等。其中最重要的參數(shù)為孔徑大小及其分布、孔隙率及滲透速率與滲透選擇性。通過(guò)表征了解無(wú)機(jī)膜的結(jié)構(gòu)及性能，有助于理解膜在應(yīng)用中的傳質(zhì)行為和分離特性。第3頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔徑及孔徑分布表征的意義孔徑及孔徑分布是膜結(jié)構(gòu)表征最重要的參數(shù)，是膜分離的基礎(chǔ)。無(wú)機(jī)膜的微濾和超濾分離，主要是依據(jù)“篩分”效應(yīng)進(jìn)行的，利用膜兩邊的壓力差作為推動(dòng)力，在一定孔徑范圍內(nèi)物質(zhì)分子直徑的不同而滲透率不同，小分子物質(zhì)可以通過(guò)，大分子物質(zhì)被截留，從而實(shí)現(xiàn)分離。氣體物質(zhì)的分離，依據(jù)氣體分子在膜孔中擴(kuò)散速率的差異，引起滲透率的不同，從而達(dá)到分離。因此，孔徑大小及其分布直接影響著流體在膜中的傳遞特性，控制著流體通過(guò)膜的流動(dòng)方式，決定著流體的滲透特性和分離選擇性。第4頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六滲透系數(shù)和滲透選擇性表征的意義滲透系數(shù)反映了流體在膜中的傳遞速率，而滲透選擇性反映了流體不同組分在膜中透過(guò)能力的差異。滲透系數(shù)與滲透選擇性一起，決定了無(wú)機(jī)膜的分離效率及分離特性。是無(wú)機(jī)膜應(yīng)用中最重要的指標(biāo)。第5頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六滲透系數(shù)和滲透選擇性除了取決于膜的結(jié)構(gòu)特性，如：孔徑大小及其分布、孔隙率、孔形狀、孔長(zhǎng)度、孔彎曲程度外，還與被分離組分之間、膜表面與分離組分之間的相互作用，分離膜的電荷性和選擇吸附性等有關(guān)。第6頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第一節(jié)無(wú)機(jī)膜的形貌及元素組成的表征多孔無(wú)機(jī)膜微觀結(jié)構(gòu)的表征表征膜形貌的同時(shí)進(jìn)行元素分析無(wú)機(jī)膜的分形表征（略）第7頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六一、多孔無(wú)機(jī)膜微觀結(jié)構(gòu)的表征掃描電鏡原理掃描電鏡的分辨率掃描電鏡的樣品制備掃描電鏡的樣品觀察掃描電鏡第8頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六掃描電鏡的原理利用掃描電子束從固體試樣表面獲得放大圖像的儀器。由電子槍發(fā)射的高能的電子束轟擊樣品表面時(shí)，將從樣品中激發(fā)出帶有各種有用的信息，信息反映了樣品本身不同的物理化學(xué)性質(zhì)。掃描電鏡功能就是根據(jù)不同的信息，采用不同的信息檢測(cè)器以實(shí)現(xiàn)選擇性檢測(cè)，其中二次電子的信息加以收集，在熒光屏上便呈現(xiàn)出一幅亮暗程度不同，反映樣品起伏程度（形貌）的二次電子像。第9頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六掃描電鏡的分辨率和景深掃描電鏡的二次電子像分辨本領(lǐng)一般為6~10nm（最佳可達(dá)3nm），放大倍數(shù)為10~150000倍。掃描電鏡觀察樣品的景深（即樣品深度方向的可觀察程度）最大，二次電子像的形貌細(xì)節(jié)生動(dòng)、襯度大、圖像立體感強(qiáng)，能很好地反映成膜后膜的外觀規(guī)整度、斷面顆粒堆積和粗孔隙的情況。掃描電鏡在膜表征中成為一種基本的微觀結(jié)構(gòu)表征工具，能描述膜的表面形貌，揭示表面三維形貌。第10頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六掃描電鏡的樣品制備第11頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六膜樣品掃描電鏡觀察第12頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)膜的微觀結(jié)構(gòu)第13頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Al2O3復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)（一）第14頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Al2O3復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)（二）第15頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六α-Al2O3膜的SEM圖第16頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六氧化硅膜的SEM和FESEM圖第17頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六透射電鏡的應(yīng)用透射電鏡（TEM）具有1nm的分辨能力，然而由于樣品制備技術(shù)的限制，對(duì)試樣的剖析能力在10nm以上。由于TEM的電子束必須穿透樣品，對(duì)樣品的厚度有嚴(yán)格的限制，因此常用于觀測(cè)無(wú)支撐膜。高分辨透射電鏡（HRTEM）的分辨能力可進(jìn)一步提高到0.3nm，可對(duì)膜材料的原子結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行分析。第18頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六原子力顯微鏡（AFM）和掃描隧道顯微鏡（STEM）對(duì)膜的表征該類技術(shù)統(tǒng)稱為掃描探針顯微技術(shù)，可獲得埃到微米級(jí)尺寸以下的表面圖像。AFM是利用探針尖與樣品表面原子間的作用力代替隧道電流來(lái)反映表面圖像。也就是將一個(gè)對(duì)微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面原子間存在極微的排斥力（10-8~10-6N），掃描時(shí)恒定這種力，帶有針尖的微懸臂將對(duì)應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動(dòng)?？梢岳脦追N不同的方法檢測(cè)微懸臂對(duì)應(yīng)于各掃描點(diǎn)的位置變化，從而獲得樣品的表面形貌信息。AFM在無(wú)機(jī)超濾、微濾膜的表征中獲得了應(yīng)用，用來(lái)表征膜表面顆粒大小、形狀和表面粗糙度等。第19頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六γ-Al2O3膜的三維AFM圖像第20頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六膜的厚度通用商品分離膜最薄5μm，一般為10~20μm，而底層和過(guò)渡層的厚度是各式各樣的。通常情況下，為了提供足夠的機(jī)械強(qiáng)度，底層要有一定的厚度，一般約為1~2mm，過(guò)渡層的厚度在10~50μm之間。第21頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六底層的質(zhì)量對(duì)分離膜層的影響要獲得光滑平整的分離膜層，必須與一個(gè)光滑的底層相連接。在交界面處，盡量減少膜層粒子堵塞底層的孔。第22頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六膜對(duì)孔的要求為了達(dá)到有效的分離目的，對(duì)于微孔膜要求孔徑大小均勻且無(wú)裂縫存在。對(duì)于致密膜，要求消除裂紋和針孔。對(duì)于雙金屬合金膜（如Pd-Ag），則看是否形成了合金。第23頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六二、表征膜形貌的同時(shí)進(jìn)行元素分析X射線與莫塞來(lái)定律波譜儀與能譜儀第24頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六X射線與莫塞來(lái)定律第25頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六波譜儀（WDX）與能譜儀（EDX）EDX------用x射線能量不同的能量色散法，有可區(qū)別不同波長(zhǎng)x射線的相應(yīng)光子能量大小的探測(cè)器，并將能量E轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，依據(jù)電信號(hào)的強(qiáng)弱分道計(jì)數(shù)存儲(chǔ)，便可將色散與計(jì)數(shù)的x射線譜分析完成，它可在一小表面上鑒別大量元素，并在鑒別物質(zhì)的同時(shí)進(jìn)行定量處理。這種技術(shù)可用來(lái)研究膜或孔表面被無(wú)機(jī)污垢污染的情況。第26頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第27頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六EDX用于觀測(cè)無(wú)機(jī)膜的優(yōu)缺點(diǎn)在觀察試樣顯微圖像的同時(shí)能快速地進(jìn)行元素分析，分析速度快，對(duì)試樣要求不嚴(yán)格，儀器一般配有計(jì)算機(jī)和譜圖系統(tǒng)，特別適用于定性和半定量分析。由于x射線能譜儀能量（波長(zhǎng)）分辨率低，目前還不能分析碳、氮、氧等輕元素，且探頭的缺陷使低能側(cè)出現(xiàn)峰拖尾，造成峰不對(duì)稱，接收大量x射線時(shí)會(huì)造成逃逸峰。第28頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第二節(jié)無(wú)機(jī)膜的孔結(jié)構(gòu)表征無(wú)機(jī)膜孔結(jié)構(gòu)的分類及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)無(wú)機(jī)膜孔徑和孔徑分布的測(cè)定無(wú)機(jī)膜孔隙率及其測(cè)定第29頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六無(wú)機(jī)膜孔結(jié)構(gòu)的分類及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)真實(shí)膜孔和理想膜孔第30頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔徑模型及孔大小的分類孔大小可以用圓筒孔的直徑和縫隙孔的壁間寬來(lái)表示第31頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六微濾膜和超濾膜及部分表觀直徑孔徑100~10000nm微濾膜孔徑2~100nm超濾膜第32頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔徑分布絕對(duì)孔徑：絕對(duì)額定值表示膜的最大孔徑數(shù)值，所有直徑比該值小的粒子或分子均能通過(guò)膜，而直徑更大的則被截留。公稱孔徑：公稱額定值表明這種大小的粒子或分子通過(guò)的分?jǐn)?shù)（95%或98%）。第33頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔隙率孔隙率是孔隙體積與整個(gè)膜體積之比，是衡量膜滲透通量的主要指標(biāo)。不同膜的孔隙率相差很大，微濾膜一般具有較高的孔隙率且變化很大（變化范圍5%~70%），而超濾膜通常顯示出較低的孔隙率。對(duì)于復(fù)合膜，頂層（膜層）的孔隙率較低，底層有較高的孔隙率。在一給定的膜中，滲透通量與膜層厚度成反比。在復(fù)合膜中，頂層厚度或孔的長(zhǎng)度在決定流體通過(guò)膜時(shí)的狀況也是一個(gè)重要因素。第34頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六無(wú)機(jī)膜孔徑和孔徑分布的測(cè)定掃描和透射電子顯微鏡壓汞法大孔氣體吸附脫附法（3~60nm）中孔和微孔熱孔度計(jì)法泡點(diǎn)法液體驅(qū)除法（100~100000nm）液-液置換法滲透孔度計(jì)法（1~100nm）溶質(zhì)截去法第35頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六各種測(cè)定孔徑和孔徑分布方法的特點(diǎn)（一）目前尚無(wú)一種簡(jiǎn)單的、能在寬范圍內(nèi)覆蓋全部孔大小、對(duì)任何孔都適用的測(cè)定方法，即既能測(cè)定大孔也能測(cè)定中孔和小孔的方法。根據(jù)孔大小的范圍（不同等級(jí)的孔）來(lái)選擇測(cè)定方法，在通常情況下，孔越小測(cè)定變得更為困難。第36頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六各種測(cè)定孔徑和孔徑分布方法的特點(diǎn)（二）掃描電鏡能直觀地給出膜表面的形態(tài)圖像，無(wú)法了解膜內(nèi)部的孔結(jié)構(gòu)。透射電鏡能對(duì)膜的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，特別是在實(shí)現(xiàn)超薄切片后，多孔膜的孔結(jié)構(gòu)能充分地呈現(xiàn)在顯微圖上。第37頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六各種測(cè)定孔徑和孔徑分布方法的特點(diǎn)（三）氣體吸附脫附法可以較好地反映孔徑在3~60nm范圍的孔的狀況。由于它的原理是基于Kelvin方程，孔徑超出3~60nm范圍的孔不再遵從此方程。壓汞法可以快速地、較符合實(shí)際地提供大孔分布的信息，而且?guī)缀跏俏ㄒ挥行У?，但?duì)于微孔的測(cè)定需要很高的壓力，對(duì)儀器設(shè)備的要求高且易導(dǎo)致低強(qiáng)度物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化。上述方法各有優(yōu)缺點(diǎn)一般來(lái)說(shuō)，在實(shí)際工作中，在中孔、微孔區(qū)主要采用氣體吸附脫附法；在大孔區(qū)主要采用壓汞法，也可用于中孔區(qū)。第38頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六各種測(cè)定孔徑和孔徑分布方法的特點(diǎn)（四）對(duì)于具有透過(guò)、過(guò)濾作用的多孔膜，死端孔沒(méi)有意義，真正有用的是活性孔。只有活性孔對(duì)膜的傳質(zhì)行為產(chǎn)生作用，具有意義。活性孔----就是在膜的頂層允許流體通過(guò)的那些微孔。泡點(diǎn)法、液體驅(qū)除法、液-液置換法、滲透孔度計(jì)法及溶質(zhì)截去法測(cè)定是活性孔的孔徑及其分布，不包括死孔。第39頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六各種測(cè)定孔徑和孔徑分布方法的特點(diǎn)（五）泡點(diǎn)法、液體驅(qū)除法和滲透孔度計(jì)法都是建立在液體毛細(xì)管現(xiàn)象，即液體在毛細(xì)管中凝聚或液體在毛細(xì)管中上升的基礎(chǔ)上的。泡點(diǎn)法的裝置及操作均簡(jiǎn)單，但只能確定最大孔徑以及檢查膜內(nèi)是否存在有裂縫。液體驅(qū)除法能給出孔徑范圍100~100000nm的最大孔徑、平均孔徑及孔徑分布。滲透孔度計(jì)法能測(cè)定納米級(jí)（1~100nm）的孔徑及其分布，但實(shí)驗(yàn)控制較困難，與前面的方法相比，它是一種較復(fù)雜的方法。第40頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六各種測(cè)定孔徑和孔徑分布方法的特點(diǎn)（六）溶質(zhì)截去法較直觀地說(shuō)明了直徑多大的分子可以通過(guò)，直徑多大的分子被截留。這種方法被生產(chǎn)廠家所廣泛采用?？梢园茨さ姆N類選擇測(cè)定方法：（1）微濾膜：選用電子顯微鏡法、泡點(diǎn)法、壓汞法和液體驅(qū)除法（2）超濾膜：氣體吸附脫附法、熱孔度計(jì)發(fā)、壓汞法、滲透孔度計(jì)法和溶質(zhì)截去法。第41頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六各種測(cè)定孔徑和孔徑分布方法的特點(diǎn)（七）無(wú)機(jī)膜特別是無(wú)機(jī)復(fù)合膜孔徑及其分布的測(cè)定：多孔無(wú)機(jī)膜通常是多層結(jié)構(gòu)，有粗孔的載體和微孔的表層，可能還有過(guò)渡層，表層孔體積所占總孔體積的分?jǐn)?shù)很小。多孔膜的孔包括活性孔和非活性孔，氣體對(duì)膜的滲透率和滲透選擇性僅僅取決于膜表層活性孔的孔徑大小及其分布。在測(cè)定中應(yīng)區(qū)分開(kāi)。因此，目前無(wú)機(jī)膜微孔孔徑及其分布的測(cè)定仍然是一個(gè)難題，還有待研究發(fā)展。第42頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（一）電子顯微鏡法（包括掃描電鏡和透射電鏡）掃描電鏡的分辨率10nm，而微濾膜的孔徑范圍100~10000nm。第43頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六透射電鏡要求樣品的厚度不能超過(guò)10~1000nm。透射電鏡的分辨率0.5~0.7nm。樣品制備透射電鏡孔徑及孔徑分布測(cè)定：透射電鏡還可以直接觀察到晶粒的排列、堆積狀況。第44頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（二）氣體吸附脫附法氣體吸附脫附法測(cè)定孔徑及其分布是基于毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象及Kelvin方程。毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象：當(dāng)吸附質(zhì)的蒸氣與多孔固體表面接觸時(shí)，在表面吸附力場(chǎng)的作用下，在毛細(xì)管中形成吸附質(zhì)膜，隨著蒸氣壓力的增加，吸附質(zhì)膜的厚度也增加，當(dāng)蒸氣壓力增加到即使你沒(méi)有固體表面吸附力場(chǎng)只有液體表面分子的引力，也足以使氣態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，液體充滿毛細(xì)孔。開(kāi)爾文方程：第45頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六氣體吸附脫附法測(cè)定孔徑及孔徑分布的原理在測(cè)定過(guò)程中常用氮作為吸附質(zhì)。對(duì)無(wú)機(jī)膜一般是潤(rùn)濕的。rk愈小，則p愈小，說(shuō)明毛細(xì)孔愈小凝聚時(shí)所需的氣體壓力愈低。在凝聚過(guò)程中壓力逐步增加，開(kāi)始小孔先凝聚，而后大孔才凝聚。rk有臨界孔半徑的性質(zhì)，即在壓力p時(shí)所有小于的毛細(xì)孔均發(fā)生凝聚。而解凝脫附過(guò)程則正好相反，孔愈大，愈容易發(fā)生解凝，即脫附時(shí)在較高的壓力下大孔先發(fā)生解凝，壓力進(jìn)一步降低小孔才發(fā)生解凝。第46頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六吸附膜厚度方程凝聚過(guò)程考慮吸附和凝聚兩者的結(jié)合，先在毛細(xì)孔內(nèi)壁上形成多分子層的吸附膜，此膜的厚度隨p/p0而變化。當(dāng)吸附質(zhì)壓力增加到一定值時(shí)，此時(shí)吸附膜的厚度為t，再在吸附膜形成的空腔內(nèi)發(fā)生凝聚，即吸附質(zhì)的壓力值與發(fā)生凝聚的空腔大小一一對(duì)應(yīng)。即發(fā)生毛細(xì)管凝聚的孔它們并不是空的，而是孔壁上有著厚度為t的吸附膜，毛細(xì)管的孔半徑rp和吸附膜圍成的空腔孔心半徑rk有：rk=rp-t吸附層的厚度t通常按Halsey方程計(jì)算，對(duì)于氮：第47頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六毛細(xì)管凝聚示意圖及rp和rk的關(guān)系第48頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔半徑與孔體積及等溫線計(jì)算孔徑分布要求孔半徑和孔體積的關(guān)系。在吸附過(guò)程中，等溫線上的任何一點(diǎn)都表示一定的相對(duì)壓力和一定的吸附量相對(duì)應(yīng)。因此，在等溫線上的某一點(diǎn)的吸附量與一定的孔半徑rp相對(duì)應(yīng)，即這點(diǎn)的吸附量與孔半徑≤rp的所有孔充滿的凝聚液的量相等。第49頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六等溫線的實(shí)驗(yàn)測(cè)定注意事項(xiàng)假設(shè)一個(gè)蒸氣平衡壓力遞降、吸附量逐步減少的脫附過(guò)程，此時(shí)孔中發(fā)生與毛細(xì)管凝聚相反的毛細(xì)管解凝。按脫附先后分為若干階段，當(dāng)其中第i階段時(shí)，蒸氣平衡壓力由pi降至pi+1，相應(yīng)的臨界孔半徑為rpi和rpi+1，此時(shí)按等溫線得到液態(tài)吸附質(zhì)體積計(jì)的脫附量為ΔVi?？雌饋?lái)ΔVi似乎完全由rpi和rpi+1之間的一些孔脫附出來(lái)，而實(shí)際上ΔVi由兩部分組成：一部分是來(lái)自孔半徑介于rpi和rpi+1之間的孔發(fā)生毛細(xì)管解凝所脫附出來(lái)的量，但這些孔并沒(méi)有脫附干凈，而是留下一層脫附膜，其脫附量為由吸附膜空腔圍成的孔心的體積ΔVic；另一部分則是由孔半徑大于rpi的孔中剩余的吸附膜變薄而脫附出來(lái)的量ΔVim。ΔVic=ΔVi-ΔVim在孔徑分布的測(cè)定中要知道的是rpi和rpi+1之間的孔體積ΔVpi。而實(shí)驗(yàn)測(cè)得的脫附量為ΔVi，ΔVpi并不等于ΔVi，但ΔVpi和ΔVi有關(guān)，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)墓桨衙摳搅喀i轉(zhuǎn)化為有關(guān)孔體積ΔVpi。有關(guān)這方面的計(jì)算有DH法、BJH法和ML法等等。第50頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六氣體吸附脫附法表征膜孔大小分布通則將復(fù)雜的孔形結(jié)構(gòu)假定為規(guī)則的等效幾何孔形，而對(duì)于孔徑分布計(jì)算大都選用圓筒形孔模型實(shí)驗(yàn)測(cè)定吸附量（一般采用脫附支），在膜的所有孔都被吸附質(zhì)充滿并發(fā)生凝聚的飽和蒸氣壓（p/p0=1）下開(kāi)始，逐步降低蒸氣壓力，蒸發(fā)-解凝現(xiàn)象隨之由大孔向小孔逐級(jí)發(fā)展，相應(yīng)壓力從從pi降至pi+1必有一ΔV的脫附量排出，再將其換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的凝聚液體積按照不同的孔徑分布計(jì)算方法，計(jì)算各孔組的ΔVp以作圖法繪出ΔVp/Δrp~rp關(guān)系圖第51頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（三）壓汞法（汞孔度計(jì)法）汞不能使許多固體物質(zhì)潤(rùn)濕，在不潤(rùn)濕的情況下，接觸角大于900，表面張力會(huì)阻止液體進(jìn)入孔中。利用外力可以克服此阻力，孔徑愈小所需要的外加壓力愈大。為使汞進(jìn)入并充滿某一給定的孔，所需的壓力就是衡量孔徑大小的一種尺度。壓汞法就是利用這一原理來(lái)測(cè)定孔徑分布的。第52頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六壓汞法測(cè)定孔徑分布的基礎(chǔ)Washburn方程常溫下，rp=750/p第53頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六壓汞法測(cè)定步驟測(cè)定時(shí)，將樣品放入特制的汞孔度計(jì)中，用汞把樣品浸沒(méi)然后加壓，把汞壓入孔中，被壓入孔內(nèi)的汞體積可由露出汞面的鉑絲的電阻變化求出，利用公式計(jì)算出不同壓力p下的孔半徑rp，然后將一系列的rp~Vp（汞體積）數(shù)據(jù)繪成曲線，再由圖解微分法得dVp/drp值，最后將dVp/drp對(duì)rp作圖，即得到孔徑分布的微分曲線。壓汞法適于測(cè)定大孔孔徑分布，它的下限一般為rp=3.5nm；氮吸附脫附法適用于測(cè)定中孔，其上限為rp=20~30nm，而對(duì)于交叉范圍內(nèi)孔徑分布，原則上兩種方法均可以。第54頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（四）泡點(diǎn)法泡點(diǎn)法提供了一種在給定膜中表征最大孔徑的簡(jiǎn)單方法?；驹恚簩⒛悠酚靡阎砻鎻埩Φ臐?rùn)濕液潤(rùn)濕后，用空氣或氮?dú)鈮喝?，?dāng)膜上頂層的液體出現(xiàn)第一個(gè)氣泡時(shí)，氣體首先通過(guò)最大的孔，這是的壓力稱為泡點(diǎn)壓力。由于氣體壓力已知，通過(guò)Washburn方程即可計(jì)算出最大孔徑。Washburn方程：prp=2σcosφ第55頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六泡點(diǎn)法的測(cè)定裝置和步驟將浸泡過(guò)的膜樣品裝入滲透池，并在試樣上加少量液體，使液面高度不超過(guò)3~6mm，然后將氣體通入滲透池內(nèi)，逐漸加壓，注意觀察泡點(diǎn)的產(chǎn)生并記下此時(shí)的壓力，即可計(jì)算出膜內(nèi)最大孔徑或判斷有無(wú)裂縫的存在。簡(jiǎn)單易行，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量控制和使用時(shí)的檢查第56頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（五）液體驅(qū)逐法原理：對(duì)預(yù)先用液體浸潤(rùn)過(guò)的膜樣品，借助加壓的氣體把孔中的液體驅(qū)逐出來(lái)，通過(guò)測(cè)量氣體的壓力和流經(jīng)膜樣品的氣體流量，即可計(jì)算出孔徑大小和孔徑分布曲線。因?yàn)閷?duì)不同的多孔樣品，其孔徑大小和數(shù)量與流量-壓力間的關(guān)系曲線有關(guān)。第57頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六毛細(xì)管上升現(xiàn)象一支毛細(xì)管浸入其可被潤(rùn)濕的液體中，由于液體表面張力的作用，液體被壓入毛細(xì)管內(nèi)---毛細(xì)管上升現(xiàn)象，直到彎曲面產(chǎn)生的向上力與重力平衡為止。第58頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Washburn方程prp=2σcosφ當(dāng)φ=0，cosφ=1，rp=2σ/p或d=40σ/100p第59頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六潤(rùn)濕液的要求和選用篩選潤(rùn)濕液是解決測(cè)試裝置精度以及能測(cè)量最小孔徑范圍的關(guān)鍵手段。（1）低的表面張力（2）低的蒸氣壓（3）低的反應(yīng)活性（4）與被測(cè)物很好地潤(rùn)濕第60頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六不同潤(rùn)濕液的表面張力及對(duì)應(yīng)的孔徑計(jì)算公式CoulterElectronics公司測(cè)孔儀所用的組成為氟碳化合物的潤(rùn)濕液Porofil的表面張力僅為16mN/m，而且具有極低的蒸氣壓和反應(yīng)活性，是理想的潤(rùn)濕液。d（μm）=0.064/p（MPa）。第61頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔徑分布的測(cè)定（一）孔徑分布的測(cè)定：通過(guò)檢測(cè)壓力和流量的關(guān)系來(lái)確定孔徑分布。若壓力從pi增至pi+1，此時(shí)新打開(kāi)的半徑為rn至rn+1的毛細(xì)管孔數(shù)為n，通過(guò)rn至rn+1孔的氣體流量增加值為Δv：因此，新打開(kāi)的半徑為ri至ri+1的毛細(xì)管孔數(shù)為第62頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔徑分布的測(cè)定（二）新打開(kāi)的毛細(xì)管孔半徑為ri至ri+1的孔的孔體積ΔV為：因此，只要得到p和Δv，通過(guò)上式和W方程即可求出ΔV和相應(yīng)的r值。將ΔV/Δr對(duì)r平均作圖，即可得到孔徑分布曲線。通過(guò)孔徑分布曲線就可對(duì)膜孔徑分布的均勻性、孔的范圍、孔的最可幾半徑進(jìn)行分析。第63頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六測(cè)定裝置與方法實(shí)驗(yàn)前先將膜樣品在選定的潤(rùn)濕液中浸泡。實(shí)驗(yàn)時(shí)將膜樣品裝入濕膜夾內(nèi)，裝入時(shí)樣品要壓緊以防樣品夾漏氣。打開(kāi)氣源閥門(mén)，調(diào)節(jié)微調(diào)閥使氣體壓力緩慢上升，直到出現(xiàn)第一個(gè)氣泡，記下此時(shí)的氣體壓力與流量，可以算出最大孔徑。以后逐步增加壓力，每次增加壓力時(shí)均記下壓力值及與之相應(yīng)的氣體通過(guò)膜樣品的流量，得到一系列的壓力-流量值。繪制壓力-流量關(guān)系曲線（p-v圖），在p-v曲線圖上各點(diǎn)作切線，再取垂直距離進(jìn)一步求出ΔV，這是求ΔV的圖解法。另外一種方法是在同一坐標(biāo)上分別作干膜流量曲線與濕膜流量曲線干膜流量曲線是指膜樣品在沒(méi)有潤(rùn)濕情況下的壓力-流量曲線。把在濕膜流量達(dá)到總流量的50%處定義為平均流量孔大小，其對(duì)應(yīng)的壓力為平均壓力，在由公式計(jì)算平均孔徑第64頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六液體驅(qū)逐法的特點(diǎn)液體驅(qū)逐法對(duì)于管狀或片狀多孔無(wú)機(jī)膜孔徑的測(cè)定，簡(jiǎn)單方便且準(zhǔn)確可靠，已被采納為ASTM標(biāo)準(zhǔn)。由于測(cè)得的是活性孔的孔徑分布，更符合實(shí)際。該法測(cè)量范圍0.1~100μm。第65頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（六）量熱測(cè)孔法固體微核的凝固點(diǎn)降低與固液界面的曲率半徑密切相關(guān)。在毛細(xì)管孔中的物質(zhì)，在固液兩相發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)必有熱量的變化，并且在孔中液相物質(zhì)的凝固溫度降低與孔大小有關(guān)。量熱測(cè)孔法是建立在冷卻過(guò)程中孔中物質(zhì)相轉(zhuǎn)變，將孔大小與凝固點(diǎn)降低及放出熱量進(jìn)行關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)上。第66頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔半徑與凝固點(diǎn)降低的關(guān)系固液界面的曲率半徑受到毛細(xì)管孔半徑的限制，受控于毛細(xì)孔半徑，簡(jiǎn)化為用毛細(xì)孔半徑rp表示。凝固點(diǎn)降低還與液體的物性有關(guān)。純水作液體，孔半徑與凝固點(diǎn)降低的關(guān)系：rp=-64.67/ΔT+0.57第67頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔半徑與凝固點(diǎn)降低的關(guān)系過(guò)程多孔膜中的水在冷卻過(guò)程中，在rp1的大孔中的水均已全部凝固轉(zhuǎn)化為固體的冰；在rp2的中孔中的水剛剛開(kāi)始部分凝固；在rp3的小孔中的水仍為液體，如果進(jìn)一步降低溫度，孔中的水也會(huì)發(fā)生凝固。第68頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔體積分布函數(shù)孔體積分布函數(shù)：用差示掃描量熱計(jì)（DSC）測(cè)量隨溫度變化（ΔT）所放出的凝固熱W，得到通常所謂的熱譜圖?？捎靡合嘞蚬滔噢D(zhuǎn)變的凝固曲線，也可用固相向液相轉(zhuǎn)變的熔化曲線來(lái)求取。由此關(guān)系可進(jìn)一步求出dv/drp與rp的關(guān)系第69頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六從實(shí)驗(yàn)得到的熔化曲線求孔徑分布的示意圖第70頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六測(cè)定方法：首先將膜樣品用純水浸透，然后用差示掃描量熱計(jì)測(cè)量隨溫度變化（ΔT）所放出或吸收的熱量，得到凝固或熔化曲線即熱譜圖。實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵是測(cè)量過(guò)程中冷卻（或加熱）的速率，并且注意在凝固點(diǎn)附近溫度的變化要非常緩慢。第71頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六量熱測(cè)孔法的特點(diǎn)量熱測(cè)孔法是一種簡(jiǎn)單的方法，只要有差示掃描量熱計(jì)即可進(jìn)行孔徑分布的測(cè)定，不需要復(fù)雜的儀器設(shè)備。這種方法實(shí)驗(yàn)條件的影響很大，特別是在測(cè)定過(guò)程中溫度掃描速率必須很好地選擇和控制。只有實(shí)驗(yàn)條件控制得當(dāng)，這種方法與氣體吸附脫附法所得的結(jié)果可以較好地吻合。第72頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（七）液-液置換法是用另一種與浸潤(rùn)液不相溶的浸潤(rùn)性稍低的液體來(lái)代替液體驅(qū)逐法中的氣體，以排除樣品中孔內(nèi)的浸潤(rùn)液體。需要的壓力比用氣體的液體驅(qū)逐法低得多，可以測(cè)量較小的孔。操作上不同（1）液體驅(qū)逐法是氣體從膜樣品的下面往上擠壓，驅(qū)除多孔樣品中的浸潤(rùn)液體（2）液液置換法是浸潤(rùn)性稍低的液體從樣品的上面往下擠壓。液-液置換法的測(cè)量裝置及數(shù)據(jù)處理方法可參閱有關(guān)文獻(xiàn)。第73頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（八）滲透孔度計(jì)法物理基礎(chǔ)是液體毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象。基本原理：在可凝氣體相對(duì)壓力不斷變化的情況下，非凝聚氣體對(duì)膜的滲透通量的變化反映了膜的孔特性----膜孔大小和孔徑分布第74頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六測(cè)定裝置和方法膜的兩邊同時(shí)通入凝聚氣體和非凝聚氣體，但凝聚氣體相同而非凝聚氣體不同，即在凝聚氣體和非凝聚氣體同時(shí)存在下，調(diào)節(jié)凝聚氣體的相對(duì)壓力在一定值時(shí)，部分孔打開(kāi)，保持膜兩邊的Δp=0，此時(shí)非凝聚氣體的傳遞過(guò)程僅僅是擴(kuò)散，兩種非凝聚氣體的流量被測(cè)量。第75頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用Kelvin方程的簡(jiǎn)化假設(shè)微孔為圓筒形凝聚液與孔壁的接觸角為0在所研究的孔徑分布整個(gè)區(qū)域內(nèi)Kelvin方程成立。試驗(yàn)在凝聚氣體脫附條件下進(jìn)行，第76頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六凝聚氣體的要求實(shí)驗(yàn)溫度下有合適的飽和蒸氣壓有較高的蒸發(fā)速率對(duì)膜樣品有良好的潤(rùn)濕性，易于進(jìn)入膜的微孔對(duì)膜不產(chǎn)生溶脹作用可凝聚組分有：水、乙醇、環(huán)己烷、四氯化碳等第77頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Mey-Marom實(shí)驗(yàn)裝置凝聚組分為水，滲透氣體為空氣，以露點(diǎn)檢測(cè)水的蒸氣壓第78頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六Cuperus實(shí)驗(yàn)裝置凝聚組分為醇，透過(guò)氣體為氧氣（空氣），以氧選擇性電極檢測(cè)氧的滲透量第79頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六王文濤-鐘邦克的實(shí)驗(yàn)裝置四氯化碳為凝聚組分加入N2控制CCl4的相對(duì)蒸氣壓。H2作為滲透氣，熱導(dǎo)靈敏度較高。第80頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三種方法的結(jié)果和方法特點(diǎn)滲透孔度計(jì)法給出最大的可幾孔半徑，僅為活性孔。氣體吸附脫附法給出最小可幾孔半徑，包括死孔和活性孔。滲透孔度計(jì)發(fā)可用于測(cè)定1~100nm的微孔。由于有幾條假設(shè)，因此得到的結(jié)果是半定量的。第81頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（九）溶質(zhì)截去法溶質(zhì)截去法的原理是建立在篩分基礎(chǔ)上的，也稱溶質(zhì)篩分法。一膠體（高分子）溶液滲透通過(guò)多孔膜時(shí)，溶質(zhì)中的小分子可以通過(guò)，大分子由于通不過(guò)膜孔而被截去，以被截去溶質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的大小來(lái)表征膜的性能。截去值的定義是溶質(zhì)被截留去90%的量時(shí)溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。它不是表征膜孔直徑的大小及其分布，而是通過(guò)表征截去溶質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的大小來(lái)反映膜孔直徑的大小，在應(yīng)用上比較方便。第82頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六影響因素溶質(zhì)分子的外形、柔韌性及其與膜材料之間的相互作用以及濃差極化現(xiàn)象、溶質(zhì)分子之間的相互作用等。特別是濃差極化以及膜的污染和堵塞對(duì)膜的分離性能有很大的影響。實(shí)驗(yàn)條件（壓力、錯(cuò)流速度、試驗(yàn)池的結(jié)構(gòu)、溶質(zhì)的濃度和類型等）不同，截去值也不同。第83頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六葡萄糖模型分子Al2O3膜的相對(duì)分子質(zhì)量截去曲線RMi=1-CMi（滲透）/CMi（進(jìn)料）第84頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超濾循環(huán)測(cè)定示意圖低壓和低的進(jìn)料濃度在間歇的超濾器內(nèi)進(jìn)行第85頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六特點(diǎn)溶質(zhì)截去法作為表征膜的效能提供了一種簡(jiǎn)便的方法。工業(yè)上為了評(píng)價(jià)膜的性能常常使用。不足（1）不能獲得膜結(jié)構(gòu)性能的定量數(shù)據(jù)（2）影響因素較多，其他的影響因素也常影響滲透速率和膜的選擇性。第86頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六三、無(wú)機(jī)膜孔隙率及其測(cè)定四氯化碳吸附法吸水率法第87頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（一）四氯化碳吸附法四氯化碳吸附法測(cè)定膜的孔體積是基于蒸氣在毛細(xì)管內(nèi)的凝聚現(xiàn)象。CCl4法主要適用于孔半徑小于40nm的膜。第88頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六吸附法測(cè)定孔體積裝置和步驟選用一真空干燥器作為吸附器，加入200mlCCl4-C16H34混合液，再加入10mlCCl4。用稱量瓶稱取事先經(jīng)過(guò)預(yù)處理的膜樣品，置于真空干燥器中，同時(shí)放入一已知質(zhì)量的空稱量瓶，以校正吸附在瓶上的CCl4的質(zhì)量，蓋好真空干燥器。冷阱中加入冰鹽，抽真空，至冷阱中冷凝有10mlCCl4時(shí)，關(guān)閉干燥器上端得活塞，在恒定室溫下放置16h以上，使吸附達(dá)到平衡；然后打開(kāi)干燥器，迅速蓋上稱量瓶稱重?？左w積按公式計(jì)算第89頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六（二）吸水率法四氯化碳吸附法通常適用于孔徑為80nm以下的多孔膜孔隙率的測(cè)定，適宜于含有微孔和中孔的膜，即超濾膜的測(cè)定。含有大孔的介質(zhì)如微濾膜用吸水法更為合適。吸水法是多孔陶瓷生產(chǎn)中常用來(lái)測(cè)定產(chǎn)品的氣孔率的方法，已經(jīng)成為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。第90頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六測(cè)定方法及步驟首先，將干燥試樣準(zhǔn)確稱重。試樣浸漬吸水。飽和試樣表觀質(zhì)量的測(cè)定。飽和試樣質(zhì)量的測(cè)定。計(jì)算第91頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六試樣浸漬吸水方法將試樣置于真空干燥器中抽真空，剩余壓力小于1333Pa，保持10min，然后通過(guò)真空干燥器上口所安裝的移液漏斗放入蒸餾水，直至試樣完全淹沒(méi)，再抽真空至試樣上無(wú)氣泡出現(xiàn)，這時(shí)試樣孔內(nèi)完全被水充滿。將試樣放入煮沸器內(nèi)，加入蒸餾水使試樣完全淹沒(méi)，加熱至沸騰后再繼續(xù)煮沸2h，然后冷卻至室溫。第92頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六飽和試樣表觀質(zhì)量的測(cè)定將已經(jīng)吸水飽和的試樣放入銅絲網(wǎng)籃中，懸掛在帶溢流管的注滿蒸餾水的容器中稱重，飽和試樣在水中的質(zhì)量即為飽和試樣的表觀質(zhì)量。第93頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六飽和試樣質(zhì)量的測(cè)定從水中取出飽和試樣，用飽含水的多層紗布（或毛巾）將試樣表面過(guò)剩的水輕輕擦掉（注意不要吸出試樣孔隙中的水），迅速稱量飽和試樣在空氣中的質(zhì)量。第94頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六孔隙率的計(jì)算第95頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)無(wú)機(jī)膜材料性質(zhì)的表征無(wú)機(jī)膜的穩(wěn)定性無(wú)機(jī)膜的機(jī)械性能無(wú)機(jī)膜的表面性質(zhì)第96頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六無(wú)機(jī)膜的穩(wěn)定性無(wú)機(jī)膜有其固有的穩(wěn)定性，尤其是陶瓷膜。陶瓷材料緊密的晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵和以及高的場(chǎng)強(qiáng)等，均和陶瓷內(nèi)具有相對(duì)小而多荷電的正離子有關(guān)。從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，穩(wěn)定的陶瓷具有大的自由能和結(jié)合能，氧化釔和氧化釷是最穩(wěn)定的，氧化鋁、氧化鈹、氧化鈦和氧化鋯的穩(wěn)定性也是公認(rèn)的。陶瓷材料在高溫、酸性、堿性和微生物侵蝕環(huán)境下，表現(xiàn)出一定程度的穩(wěn)定性。盡管無(wú)機(jī)膜在使用中具有很多優(yōu)點(diǎn)，但由于環(huán)境的情況以及再生操作，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間和腐蝕性的化學(xué)藥品如：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿接觸，長(zhǎng)年累月化學(xué)緩蝕作用還是有可能發(fā)生。第97頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六無(wú)機(jī)膜的穩(wěn)定性的影響因素取決于膜材料特有的相、pH值、孔隙率、接觸的時(shí)間和溫度。一般來(lái)說(shuō)，非氧化物的陶瓷材料不允許長(zhǎng)時(shí)間暴露在氧化性的氣氛中，特別是在高溫下。微孔玻璃膜在強(qiáng)的氫氧化物溶液中，有一定的溶解性，長(zhǎng)時(shí)間浸于水中，二氧化硅會(huì)部分溶解，結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生某些變化。不同晶型的氧化鋁在潮濕的條件下顯示出不同的化學(xué)活性。第98頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六研究方法建立在比較基礎(chǔ)上的一些方法，可以評(píng)價(jià)在使用條件下膜材料相對(duì)的耐腐蝕性能。比較各種膜材料在鹽酸中的耐腐蝕性能，通過(guò)比較在鹽酸浸漬前、后樣品質(zhì)量的變化，來(lái)評(píng)價(jià)各種膜的相對(duì)耐腐蝕能力。如果腐蝕發(fā)生在流體與固體的接觸表面，以單位面積為基礎(chǔ)進(jìn)行比較是合理的。無(wú)機(jī)膜長(zhǎng)時(shí)間被酸、和堿腐蝕的情況可由熱力學(xué)研究得到。第99頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六不同材料的耐鹽酸腐蝕性能的比較第100頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六不同金屬飽和溶液濃度與pH值的關(guān)系比較第101頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六測(cè)試方法中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局頒布過(guò)“多孔陶瓷耐酸、堿腐蝕性能試驗(yàn)方法”，適用于多孔陶瓷的耐酸、堿腐蝕性能的測(cè)定，可供多孔無(wú)機(jī)陶瓷膜性能測(cè)定的參考，其評(píng)價(jià)的依據(jù)也是將試樣經(jīng)酸或堿介質(zhì)腐蝕后的強(qiáng)度損失率及質(zhì)量損失率。強(qiáng)度損失率是指試樣在20%硫酸溶液或1%氫氧化鈉溶液中煮沸1h后的抗彎強(qiáng)度，與腐蝕前的相比降低的分?jǐn)?shù)。質(zhì)量損失率：一定顆粒大小的試樣，在上述相同條件下檢測(cè)，試驗(yàn)前后試樣質(zhì)量減小的分?jǐn)?shù)。試驗(yàn)裝置在一帶有回流冷凝器的錐形瓶中進(jìn)行，具體的操作參閱GB1970-80應(yīng)當(dāng)注意，磨成細(xì)粉的具有膜結(jié)構(gòu)的氧化物，能迅速溶解在氫氟酸、濃硫酸、氟化銨以及濃鹽酸中，特別是在壓力下。第102頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六高溫?zé)岱€(wěn)定性影響因素?zé)岱€(wěn)定性：無(wú)機(jī)膜材料能承受溫度變化而不破壞的性能。一般陶瓷的穩(wěn)定性與抗張強(qiáng)度成正比，與彈性模量、熱膨脹系數(shù)成反比，而導(dǎo)熱系數(shù)、熱容、密度也在不同程度上影響陶瓷的熱穩(wěn)定性。第103頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六普通陶瓷高溫?zé)岱€(wěn)定性的測(cè)定方法將試樣置于電爐內(nèi)逐漸升溫至2200C，保溫3min迅速將試樣投入200C水中保持10min，然后取出檢查試樣有無(wú)裂紋?；?qū)⒃嚇又糜陔姞t內(nèi)逐漸升溫，從1500C起每隔200C將試樣投入(20±2)0C的水中急冷1次，直至發(fā)現(xiàn)試樣表面有裂紋為止。將試樣無(wú)裂紋的最高溫度作為衡量熱穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)。測(cè)定可在陶瓷熱穩(wěn)定性測(cè)定儀中進(jìn)行。第104頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六無(wú)機(jī)膜的機(jī)械性能到目前為止，尚未建立其標(biāo)準(zhǔn)化得測(cè)定方法。建立在固體（無(wú)孔）的基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)方法。第105頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六抗壓和抗彎強(qiáng)度的測(cè)定中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局頒布過(guò)“多孔陶瓷抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法”和“多孔陶瓷抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)方法”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，適用于測(cè)定多孔陶瓷制品的室溫抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的測(cè)定，也可供多孔陶瓷膜機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定參考。第106頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六抗壓強(qiáng)度的測(cè)定在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試樣規(guī)格為直徑20mm±1mm、高20mm±1mm的圓柱體。將試樣置于材料試驗(yàn)機(jī)下壓板的中心位置，然后均勻地施加壓力直至壓力計(jì)指針倒轉(zhuǎn)時(shí)立即停止，讀取試樣被破壞時(shí)的壓力。第107頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六抗彎強(qiáng)度的測(cè)定在水泥抗折、抗張杠桿試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試樣規(guī)格為厚10mm±1mm、寬20mm±1mm、長(zhǎng)120mm±2mm放入試樣后增加負(fù)荷直至試樣折斷為止，按下面的公式計(jì)算抗彎強(qiáng)度：第108頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六無(wú)機(jī)膜的表面性質(zhì)膜的表面性質(zhì)主要取決于膜材料的性質(zhì)和使用條件或介質(zhì)環(huán)境，并對(duì)膜的滲透和分離性能有很大的影響。液體分離膜，膜的表面性質(zhì)只要指膜表面的荷電性，通常以膜的ξ電位和等電點(diǎn)（IEP）來(lái)表示，測(cè)定膜或原料的ξ電位而得到膜的電位值。氣體分離膜，主要體現(xiàn)為膜的表面吸附性能，采用通常的氣體吸附-脫附技術(shù)測(cè)定。第109頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六膜ξ電勢(shì)測(cè)定膜ξ電勢(shì)測(cè)定是利用固體表面荷電后產(chǎn)生的動(dòng)電現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行的，包括顯微電泳法、流動(dòng)電勢(shì)法、電滲法等。第110頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電泳法測(cè)定ξ電勢(shì)電泳法是通過(guò)測(cè)定在一定外電場(chǎng)作用下單個(gè)顆粒質(zhì)點(diǎn)的遷移速度，從而計(jì)算得到ξ電位，主要是研究懸浮顆粒表面電位，因此測(cè)定的是膜的前驅(qū)體顆?；蚰し鬯楹箢w粒的ξ電勢(shì)，以此來(lái)代替膜的ξ電勢(shì)。第111頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電滲法電滲是指在外電場(chǎng)的作用下，由于多孔性固相和液體之間的表面上有雙電層存在，溶液相將發(fā)生相對(duì)于固相毛細(xì)孔內(nèi)表面的運(yùn)動(dòng)，電滲方向和速度與表面電勢(shì)的符號(hào)及大小存在關(guān)系，從而可計(jì)算ξ電勢(shì)。第112頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六電滲流動(dòng)速率測(cè)定裝置在一定的電流I下，通過(guò)電子天平測(cè)定電滲流量v，在測(cè)得電解質(zhì)溶液的介電常數(shù)ε、黏度μ和電導(dǎo)率κ后，采用公式可以計(jì)算出該膜的ξ電勢(shì)。第113頁(yè)，共125頁(yè)，2023年，2月20日，星期六流動(dòng)電勢(shì)法流動(dòng)電勢(shì)通常被