Исследование структуры ультрафильтрационной мембраны методом жидкостной порометрии

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 POROLIQ^TM 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 ƴ_LL = 1.9 мН/м при 25 ^°C. Изобутанолом происходит смачивание мембраны, водой – вытеснение его из пор материала. Радиус пор r_p, вскрываемых при приложении некоторого давления Δp, определяется по уравнению:

Проницаемость материала рассчитывается по закону Дарси:

Где:

A – площадь поперечного сечения образца

η – динамическая вязкость

Δχ_m – средняя длина поры

Δρ_m – средний перепад давления  

Площадь пор каждого типа определяется в соответствии со следующим уравнением:

Где:

N_Porei – количество пор определенного класса

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

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