一种用于测定离子交换膜迁移数的装置的制作方法

本发明专利属于高分子功能材料性能测定领域，具体是一种用于测定离子交换膜迁移数的装置。

背景技术：

离子交换膜交换膜作为一种新型的分离，提纯，浓缩和净化材料，广泛应用于药物提纯，食品加工，海水淡化，燃料电池，污水处理等行业。为了研究离子交换膜的选择透过性能的高低，就必须对膜的传质特性能进行表征，而离子交换膜的迁移数是传质性能的重要参数。

迁移数是指通过膜所移动的离子的当量百分数，它表征了膜对异种电荷离子间的选择透过性性能，也是对同种离子的排斥性能，这恰好决定了离子交换膜的选择透过性的高低，因此膜的迁移数越高，离子交换膜的选择透过性能也就越好。

膜电位的测试，通常使用饱和甘汞电极作参照电极，待测溶液与甘汞电极之间用盐桥连接，构成一种复杂的电池结构，同时由于饱和甘汞电极之间以及与两个溶液之间所产生的不对称液接电位而影响测定量结果的精确度，而且甘汞电极较为脆弱，通过微弱的电流就可能发生极化或损坏；见诸文献迁移数的测量装置皆未对测试温度、电极电位校正提出具体要求，而现实测量中温度及微弱的电位变化对测量的结果影响很大；本装置设计出了一种采用Ag-AgCl电极作为测试电极，通过提供稳定的温度环境，以及精确地电位校正措施，通过特殊的设计，实现了溶液的循环利用以及迁移数的精确快速测定。

技术实现要素：

本发明的目的是：

为了准确测定离子交换膜迁移数，本发明提供了一种用于测定离子交换膜迁移数的装置，此装置提高了离子交换膜迁移数测定的准确性，且操作简单、测试液可循环利用。

本发明的技术方案是：

一种用于测定离子交换膜的传质特性参数-迁移数的装置，由电位测定系统和溶液恒温循环系统组成；其特征在于：电位测定系统由测试室、控制箱内的触点转换开关、精密电位计组成；溶液恒温循环系统由储液室，蠕动泵、热质交换器、控制箱内的温控器和温度传感器组成，蠕动泵一端与储液室CD采用胶皮软管链接，另一端采用胶皮软管连接到测试室AB，连接到测试室AB的部分管段置于热质交换器中；测试室采用铷磁铁磁吸固定于储液室上方。

其特征在于：测试室采用材料为ABS；测试室由外到内依次由测试室盖板、测试室主体、Ag-AgCl电极、可逆氢电极、热电偶、搅拌桨组成；测试室主体分为AB两个隔室，AB两隔室之间放入测试膜样品以及密封橡胶垫，并由铁质搭扣加紧密封；AB两隔室在后侧壁下方靠近固定测试样品位置开孔，开孔位置对称，蠕动泵出流管接入开孔位置；AB两隔室前侧壁上端远离膜样品位置设置溢流堰导流槽，测试溶液从此处分别溢流回储液室。

其特征在于：储液室采用材料为双层真空不锈钢保温材料；储液室分为CD两个隔室，CD两隔室后侧壁下端中部位置开孔，开孔位置对称，高度相同，此处开孔与蠕动泵的进液管相连。

其特征在于：溶液恒温循环系统中的蠕动泵可接入直流正反两相向压运行，供给正向电压时，泵取储液室溶液进入测试室，实现恒温循环；供给反向电压时，泵取测试室溶液回流到储液室中，实现回收再利用。

本发明装置具备的特点:

本装置设计出了一种采用Ag-AgCl电极作为测试电极，通过提供稳定的温度环境，以及精确地电位校正措施，加之特殊的设计，实现了溶液的循环利用以及迁移数的精确快速测量。填补了离子交换膜的迁移数该传质特性参数测定无固定装置和仪器的空白。

附图说明

附图1为本发明装置垂直方向构造示意图。

附图2为本发明装置水平方向构造示意图。

1-蠕动泵；2-热质交换器；3-温控器；4-精密电位计；5-温度传感器；6-触点转换开关；7-搅拌桨；8-热电偶；9-可逆氢电极；10-Ag-AgCl测试电极；11-测试室盖板；12-铷磁铁；13-储液室半盖板；14-测试室；15-储液室；16-控制箱。

具体实施方式

装置运行流程

1.将待测离子交换膜样品在1.5mol/L KCl溶液中浸泡24h,使其充分转化成K型；

2.配置1mol/L 和2mol/L KCl溶液，分别将溶液注入储液室15的CD两个隔室；

3.将充分转化成K型的膜样品置于膜电位测试室14的AB两隔室之间，膜两侧放入硅胶垫片，夹紧铁质搭扣；

4.将测试室14通过铷磁铁12吸附于储液室15的储液室半盖板13的凹槽处；

5.启动蠕动泵1，打开温控器3，打开温度传感器5，打开搅拌桨7；

6.设定温控器3温度为25℃，等待温度传感器温度达到恒定；

7.打开精密电位计4，拨动触点转换开关6使其置于校正档，对Ag-AgCl测试电极10电位进行校正；

8.拨动触点转换开关6使其置于测试档位，待精密电位计4示数稳定后，读取精密电位计4、温度传感器5的示数并记录；

9.测试完毕后，关闭精密电位计4，关闭温控器3，关闭温度传感器5，关闭搅拌桨7；

10．给蠕动泵供给直流反向电压，待测试室14内溶液全部回流到储液室15后，关闭蠕动泵1；

11.取下测试室14，打开铁质搭扣，更换膜样品，按同样的步骤进行下一个膜样品的测试。

实施例1

离子交换膜采用Ionsep® MC-C膜，将待测离子交换膜样品在1.5mol/L KCl溶液中浸泡24h,使其充分转化成K型；配置1mol/L 和2mol/L KCl溶液，分别将溶液注入储液室15的CD两个隔室；将充分转化成K型的膜样品置于膜电位测试室14的AB两隔室之间，膜两侧放入硅胶垫片，夹紧铁质搭扣；将测试室14通过铷磁铁12吸附于储液室15的储液室半盖板13的凹槽处；启动蠕动泵1，打开温控器3，打开温度传感器5，打开搅拌桨7；设定温控器3温度为25℃，等待温度传感器温度达到恒定；打开精密电位计4，拨动触点转换开关6使其置于校正档，对Ag-AgCl测试电极10电位进行校正；拨动触点转换开关6使其置于测试档位，待精密电位计4示数稳定后，读取精密电位计4、温度传感器5的示数并记录，经读数，精密电位计4读数为29.5mv，温度传感器5示数为25.0℃；测试完毕后，关闭精密电位计4，关闭温控器3，关闭温度传感器5，关闭搅拌桨7；给蠕动泵供给直流反向电压，待测试室14内溶液全部回流到储液室15后，关闭蠕动泵1；通过公式，计算，上式中表示迁移数，为精密电位计4示数，为本装置溶液对应温度常数，、为所配溶液的离子活度，为温度传感器5示数。通过计算此膜的迁移数为0.917。

实施例2

离子交换膜采用Ionsep® MC-A膜，将待测离子交换膜样品在1.5mol/L KCl溶液中浸泡24h,使其充分转化成K型；配置1mol/L 和2mol/L KCl溶液，分别将溶液注入储液室15的CD两个隔室；将充分转化成K型的膜样品置于膜电位测试室14的AB两隔室之间，膜两侧放入硅胶垫片，夹紧铁质搭扣；将测试室14通过铷磁铁12吸附于储液室15的储液室半盖板13的凹槽处；启动蠕动泵1，打开温控器3，打开温度传感器5，打开搅拌桨7；设定温控器3温度为25℃，等待温度传感器温度达到恒定；打开精密电位计4，拨动触点转换开关6使其置于校正档，对Ag-AgCl测试电极10电位进行校正；拨动触点转换开关6使其置于测试档位，待精密电位计4示数稳定后，读取精密电位计4、温度传感器5的示数并记录，经读数，精密电位计4读数为29.7mv，温度传感器5示数为25.0℃；测试完毕后，关闭精密电位计4，关闭温控器3，关闭温度传感器5，关闭搅拌桨7；给蠕动泵供给直流反向电压，待测试室14内溶液全部回流到储液室15后，关闭蠕动泵1；通过公式，计算，上式中表示迁移数，为精密电位计4示数，为本装置溶液对应温度常数，、为所配溶液的离子活度，为温度传感器5示数。通过计算此膜的迁移数为0.924。