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你的膜材料孔徑分析準(zhǔn)確嗎？-------深入研究孔徑幾種測(cè)試方法

你的膜材料孔徑分析準(zhǔn)確嗎？-------深入研究孔徑幾種測(cè)試方法

發(fā)布日期：2016-05-04 來(lái)源：貝士德儀器 點(diǎn)擊量：4169

 一，氣體吸附法
1.測(cè)試原理：根據(jù)低溫氮吸附獲得孔體積，從而得到孔隙率。該方法只能獲得200nm以下尺寸孔結(jié)構(gòu)的孔體積，無(wú)法表征200nm以上孔的信息，對(duì)于大量濾膜不適用
2.孔徑測(cè)試范圍：0.35-500nm
3.測(cè)試膜材料孔徑缺點(diǎn)：測(cè)試孔徑范圍0.35-500nm；對(duì)于微米級(jí)別的孔則無(wú)法測(cè)試；隔膜材料中通孔的孔喉直徑(即通孔最窄處的直徑)是最關(guān)鍵，最重要的，而氮吸附測(cè)試不區(qū)分通孔和盲孔，所以孔徑測(cè)試誤差會(huì)很大

4.方法測(cè)試原理圖：


 二，壓汞法
1.測(cè)試原理：借助外力，將汞壓入干燥的多孔樣品中，測(cè)定滲入樣品中的汞體積隨壓力的變化關(guān)系，并據(jù)此計(jì)算樣品的孔徑分布。該法將不透氣的U形孔也折算進(jìn)去，因此測(cè)定結(jié)果的參考價(jià)值不大。如果想測(cè)試較小孔徑，如100nm以下，需要非常大的壓力（20MPa以上）才能把汞注入材料孔道內(nèi)，這樣大的壓力是一般材料難以承受的，在高壓下，膜材料的孔結(jié)構(gòu)會(huì)變形甚至壓垮，致使結(jié)果偏離理論值；
2.孔徑測(cè)試范圍：50nm-500um
3.測(cè)試膜材料孔徑缺點(diǎn)：（1）孔徑范圍：50nm-500um；如果想測(cè)試較小孔徑，如100nm以下，需要非常大的壓力（20MPa以上）才能把汞注入材料孔道內(nèi)，這樣大的壓力是一般有機(jī)材料不能承受的，在高壓下，膜材料的孔結(jié)構(gòu)會(huì)變形甚至壓垮，致使結(jié)果偏離理論值；但是對(duì)于泡壓法，對(duì)材料施加的壓力要小得多；(3)同氮吸附一樣，壓汞法無(wú)法區(qū)分通孔和盲孔，更無(wú)法表征孔喉處的尺寸。

4.測(cè)試原理圖



 在顆粒之間的液態(tài)汞被壓入孔中，被汞侵入的孔徑是所用的壓力函數(shù)；右圖樣品管，通過(guò)金屬外套和電極帽（平板電極）進(jìn)行注汞/排汞體積的測(cè)量。
三， 泡點(diǎn)法

測(cè)試原理：當(dāng)孔道被液體潤(rùn)濕劑封堵時(shí)，由于潤(rùn)濕劑表面張力的作用，此時(shí)如果用氣體把孔打開的話，則需要給氣體施加一定的壓力，而且孔越小則開孔所需壓力越大。通過(guò)對(duì)比多孔材料在干燥與濕潤(rùn)狀態(tài)下壓力與氣體流量之間的關(guān)系曲線，按照一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算就可獲得樣品的孔徑分布。


2.孔徑測(cè)試范圍：12nm-500um
3.對(duì)氣液排出法而言，由于氣液界面張力較大，只能通過(guò)加大氣體壓力來(lái)測(cè)量更小的孔徑，但是高壓易導(dǎo)致漏氣、樣品變形、壓力降等一系列問(wèn)題。泡點(diǎn)法的弊端在于不適于測(cè)量小孔徑的膜材料。
4.儀器測(cè)試報(bào)告截圖

5.儀器圖片
四，懸浮液過(guò)濾法
1.測(cè)試原理：是以球形粒子懸浮液為介質(zhì)，使用待測(cè)樣品對(duì)其進(jìn)行錯(cuò)流過(guò)濾，對(duì)比原懸浮液和透過(guò)液中粒子粒度分布的變化即可計(jì)算孔徑分布，透過(guò)液中最大粒子的直徑，即為該多孔材料的最大孔徑。
五，液液排除法
1.測(cè)試原理與泡點(diǎn)法類似，也用于測(cè)量孔喉，只不過(guò)是采用與潤(rùn)濕劑互不相溶的另一種液體代替氣體作為開孔劑；
2.測(cè)試原理：5nm-50nm
3.測(cè)試膜材料孔徑優(yōu)缺點(diǎn)：由于液液界面張力較小，在測(cè)量較大孔徑時(shí)只需極小的壓力，因而壓力的測(cè)量誤差較大，其最佳測(cè)量范圍是10納米至200微米。
泡壓法（氣液驅(qū)替） 壓力-孔徑對(duì)應(yīng)關(guān)系
   根據(jù)公式：D=4γCosθ/△P ，計(jì)算如下：

壓差△P/bar

                孔徑/μm

浸潤(rùn)液：水

γ=72.75 mN/m

浸潤(rùn)液：porofil

γ=16 mN/m

0.005

416.13

91.52

0.01

208.07

45.76

0.05

41.61

9.15

0.1

20.81

4.58

0.5

4.16

0.915

1

2.08

0.458

5

0.416

0.092

10

0.208

0.046

15

0.139

0.031

20

0.104

0.023

25

0.083

0.018

30

0.069

0.015

35

0.059

0.013

你的膜材料孔徑分析準(zhǔn)確嗎？-------深入研究孔徑幾種測(cè)試方法

發(fā)布日期：2021-04-11; 瀏覽量：4169

 一，氣體吸附法
1.測(cè)試原理：根據(jù)低溫氮吸附獲得孔體積，從而得到孔隙率。該方法只能獲得200nm以下尺寸孔結(jié)構(gòu)的孔體積，無(wú)法表征200nm以上孔的信息，對(duì)于大量濾膜不適用
2.孔徑測(cè)試范圍：0.35-500nm
3.測(cè)試膜材料孔徑缺點(diǎn)：測(cè)試孔徑范圍0.35-500nm；對(duì)于微米級(jí)別的孔則無(wú)法測(cè)試；隔膜材料中通孔的孔喉直徑(即通孔最窄處的直徑)是最關(guān)鍵，最重要的，而氮吸附測(cè)試不區(qū)分通孔和盲孔，所以孔徑測(cè)試誤差會(huì)很大

4.方法測(cè)試原理圖：


 二，壓汞法
1.測(cè)試原理：借助外力，將汞壓入干燥的多孔樣品中，測(cè)定滲入樣品中的汞體積隨壓力的變化關(guān)系，并據(jù)此計(jì)算樣品的孔徑分布。該法將不透氣的U形孔也折算進(jìn)去，因此測(cè)定結(jié)果的參考價(jià)值不大。如果想測(cè)試較小孔徑，如100nm以下，需要非常大的壓力（20MPa以上）才能把汞注入材料孔道內(nèi)，這樣大的壓力是一般材料難以承受的，在高壓下，膜材料的孔結(jié)構(gòu)會(huì)變形甚至壓垮，致使結(jié)果偏離理論值；
2.孔徑測(cè)試范圍：50nm-500um
3.測(cè)試膜材料孔徑缺點(diǎn)：（1）孔徑范圍：50nm-500um；如果想測(cè)試較小孔徑，如100nm以下，需要非常大的壓力（20MPa以上）才能把汞注入材料孔道內(nèi)，這樣大的壓力是一般有機(jī)材料不能承受的，在高壓下，膜材料的孔結(jié)構(gòu)會(huì)變形甚至壓垮，致使結(jié)果偏離理論值；但是對(duì)于泡壓法，對(duì)材料施加的壓力要小得多；(3)同氮吸附一樣，壓汞法無(wú)法區(qū)分通孔和盲孔，更無(wú)法表征孔喉處的尺寸。

4.測(cè)試原理圖



 在顆粒之間的液態(tài)汞被壓入孔中，被汞侵入的孔徑是所用的壓力函數(shù)；右圖樣品管，通過(guò)金屬外套和電極帽（平板電極）進(jìn)行注汞/排汞體積的測(cè)量。
三， 泡點(diǎn)法

測(cè)試原理：當(dāng)孔道被液體潤(rùn)濕劑封堵時(shí)，由于潤(rùn)濕劑表面張力的作用，此時(shí)如果用氣體把孔打開的話，則需要給氣體施加一定的壓力，而且孔越小則開孔所需壓力越大。通過(guò)對(duì)比多孔材料在干燥與濕潤(rùn)狀態(tài)下壓力與氣體流量之間的關(guān)系曲線，按照一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算就可獲得樣品的孔徑分布。


2.孔徑測(cè)試范圍：12nm-500um
3.對(duì)氣液排出法而言，由于氣液界面張力較大，只能通過(guò)加大氣體壓力來(lái)測(cè)量更小的孔徑，但是高壓易導(dǎo)致漏氣、樣品變形、壓力降等一系列問(wèn)題。泡點(diǎn)法的弊端在于不適于測(cè)量小孔徑的膜材料。
4.儀器測(cè)試報(bào)告截圖

5.儀器圖片
四，懸浮液過(guò)濾法
1.測(cè)試原理：是以球形粒子懸浮液為介質(zhì)，使用待測(cè)樣品對(duì)其進(jìn)行錯(cuò)流過(guò)濾，對(duì)比原懸浮液和透過(guò)液中粒子粒度分布的變化即可計(jì)算孔徑分布，透過(guò)液中最大粒子的直徑，即為該多孔材料的最大孔徑。
五，液液排除法
1.測(cè)試原理與泡點(diǎn)法類似，也用于測(cè)量孔喉，只不過(guò)是采用與潤(rùn)濕劑互不相溶的另一種液體代替氣體作為開孔劑；
2.測(cè)試原理：5nm-50nm
3.測(cè)試膜材料孔徑優(yōu)缺點(diǎn)：由于液液界面張力較小，在測(cè)量較大孔徑時(shí)只需極小的壓力，因而壓力的測(cè)量誤差較大，其最佳測(cè)量范圍是10納米至200微米。
泡壓法（氣液驅(qū)替） 壓力-孔徑對(duì)應(yīng)關(guān)系
   根據(jù)公式：D=4γCosθ/△P ，計(jì)算如下：

壓差△P/bar

                孔徑/μm

浸潤(rùn)液：水

γ=72.75 mN/m

浸潤(rùn)液：porofil

γ=16 mN/m

0.005

416.13

91.52

0.01

208.07

45.76

0.05

41.61

9.15

0.1

20.81

4.58

0.5

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0.915

1

2.08

0.458

5

0.416

0.092

10

0.208

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15

0.139

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20

0.104

0.023

25

0.083

0.018

30

0.069

0.015

35

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0.013