膜孔隙率的常用測試方法簡(jiǎn)介

在薄膜、中空纖維膜等膜材料的應用與研究中，孔隙率是一項常用的重要指標?？紫堵室话惚欢x為多孔膜中，孔隙的體積占膜的表觀(guān)體積的百分數，即：ε= V孔 / V膜外觀(guān)。

孔隙是流體的輸送通道，這里的“孔隙"準確的說(shuō)應該指“通孔孔隙"。通常研究人員希望采用此參數來(lái)評價(jià)膜的過(guò)濾性能、滲透性能和分離能力。但由于定義

以及測試方法限制等原因，造成目前大家經(jīng)?？吹降暮筒⒈黄毡閼玫摹翱紫堵?這個(gè)參數中的“孔隙"，并非指的是“通孔孔隙"，所以，這種定義的孔隙率，與膜的過(guò)濾性能、滲透性能、分離能力并不構成正相關(guān)性。也就是說(shuō)，孔隙率大的，過(guò)濾性能并不一定好；滲透率為零，孔隙率不一定為零。

對于泡壓法原理的膜孔徑分析儀，如果膜上的孔非理想的圓柱形孔，其實(shí)是不能用來(lái)分析孔隙率的，因為該原理的儀器測試出來(lái)的孔徑分布是通孔孔喉的尺寸信息。用通孔孔喉尺寸計算得到孔面積，從而依據ε= V孔 / V膜外觀(guān) = S孔 / S膜外觀(guān) 來(lái)計算出的孔隙率，這個(gè)值在實(shí)際中會(huì )遠小于目前常用方法所得到的孔隙率。只有當該膜的孔為理想的圓柱孔時(shí)，即孔喉和孔口的尺寸相同且無(wú)其它凸凹、縫隙結構時(shí)，由通孔孔喉尺寸得到的孔隙率才與目前常用方法得到的孔隙率接近（這種情況在實(shí)際中幾乎不存在）。

下面列舉幾個(gè)常用測試方法：

方法一：稱(chēng)重法（濕法、浸液法）

原理：根據膜浸濕某種合適液體（如水等）的前后重量變化，來(lái)確定該膜的孔隙體積V孔；該膜的骨架體積V膜骨架可以通過(guò)膜原材料密度和干膜重量獲得；則該膜的孔隙率：

ε= V孔 / V膜外觀(guān) = V孔 / ( V孔＋V膜骨架 )  

方法二：密度法（干法、體積法）

原理：見(jiàn)如下公式推導，所以，只需要膜原材料的密度ρ膜材料和膜的表觀(guān)密度ρ膜表觀(guān)，就可計算得到孔隙率ε。其中表觀(guān)密度ρ膜表觀(guān)可由外觀(guān)體積和質(zhì)量獲得。

ε= V孔 / V膜外觀(guān) = ( V膜外觀(guān)－V膜骨架 ) / V膜外觀(guān)＝（ρ膜表觀(guān)－ρ膜材料 ）/ ρ膜表觀(guān) 

方法三：氣體吸附法

原理：根據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以下尺寸孔結構的孔體積，無(wú)法表征200nm以上孔的信息，對于大量濾膜不適用。

方法四：壓汞法

原理：根據壓汞法原理，利用壓力將汞壓入膜的各種結構的“孔隙"中，根據注入汞的壓力、體積來(lái)獲得膜的孔隙體積及尺寸數據；該方法的缺點(diǎn)是將汞壓入微孔需要的壓力較大，該方法更適合于分析剛性材料，對于大多數膜材料為彈性材料，在注入汞的過(guò)程中容易發(fā)生變形或“塌陷"，從而產(chǎn)生較大誤差。

以上四種孔隙率的常用測試方法，所獲得孔隙率數據中的“孔隙"都不是“通孔孔隙"，更不是“通孔孔喉孔隙"；若不是“通孔孔隙"，那么，這個(gè)“孔隙率"就無(wú)法達到研究人員所希望的評價(jià)過(guò)濾性能、滲透性能和分離能力的目的。舉例說(shuō)明：A膜通孔為零，表面“凸凹、閉孔、盲孔"等結構形成的孔隙率為40%；B膜孔隙率為20%且有通孔；那么，我們并不能依據該孔隙率數據對該兩種膜的過(guò)濾性能做出比較。這點(diǎn)在研究和應用中是需要注意的。

3H-2000PB 泡壓法膜孔徑分析儀

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