[發明專利]流動電位和ZeTa電位測定方法及測定儀器

在審

• 申請號: 201310260291.3
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103954657A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王利祥;葉云飛;劉曉瑞;陳玨潔
• 申請（專利權）人: 浙江賽特膜技術有限公司
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01R19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于電位測定領域，具體涉及一種流動電位和ZeTa電位測定方法及測定儀器。

背景技術

在固體表面與液體相接觸時，或因固體材料本身的離解，或對溶液中離子有某些特性吸附，而引發固液界面與主體溶液完全不同的電荷分布，即形成雙電層結構。溶液中一些反離子在荷電固體表面在較強的靜電作用下聚集為較致密不易移動的離子層，離固體表面距離的增大，靜電作用力逐漸減弱，于是在緊密層后存在可以在外力作用下(如壓力、電場力)發生隨溶液移動的反離子層，即擴散層，可將緊密層與擴散分界處稱之為滑動層，緊密層很薄，通常小于1nm，擴散層相對較厚，隨離子價數與離子濃度的不同，擴散層厚度在幾納米到幾微米之間波動。在平行于滑動面方向施以壓力差，擴散層中的反離子會在該壓力的驅動下，發生定向移動，形成流動電流I_S，在低壓側得以積累的反離子隨即產生一個新的反向電場，并對應著一個與流動電流相反方向的電子電流I_C，當正反方向電流趨于平衡時，即I_S＝I_C，同時保持溶液的電中性，在該壓力差所產生電場電勢即流動電勢，而本體溶液，因其正負離子的電荷量相等，所以雖液體隨壓力移動，但并不產生電流，根據Helmholtz-Smoluchowski方程可計算Zeta電位但是固體表面的固有電勢不能直接測定，只能通過測定固體表面的Zeta電位來間接表達。

膜流動電位的產生一般有以下兩種方式：電解質溶液穿過膜孔產生電位和電解質溶液從膜表面平行流過產生電位。前者簡單易行，但其給出的數據是膜皮層、過渡層和支撐層等方面的綜合信息不適合針對膜表面電性能給予的表征；后者是電解質溶液在壓力驅動下平行地從膜表面流過產生電位，故由其計算得到的Zeta電位則能真正地反映膜表面電性能。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術存在的缺陷和不足，提供了一種流動電位和ZeTa電位測定方法及測定儀器，該方法既適合于電解質溶液穿過膜孔產生電位，如微濾膜、對稱膜等，也適合于電解質溶液從膜表面平行流過產生電位，如非堆成膜，復合膜等。

本發明的技術方案：一種流動電位和ZeTa電位測定方法，其包括下述步驟：

1)溶液配制；

2)排出原有緩沖罐中的液體，并清洗緩沖罐，把接泵的進液管插入存有蒸餾水的容器，接流動電位池的進液管和經回流閥的排液管都插入一個備用的貯槽，供排液用；

3)調節測試液的電導值；

4)膜測試樣片的準備；

5)組裝好流動電位測量池后，即可在測量池上接流動電位進液管和出液管，進液管在下，出液管在上，以利氣體排出，并裝上AgCl電板，稍開泵，并在低壓下使溶液進入測試池，并排出溶液，使流道中氣體排出，再將測試池側翻90°，并稍旋開AgCl電板，使溶液略排出，直至孔中無氣泡，再將Ag-AgCl電極擰緊，另一支Ag-AgCl電極也同樣操作直至無氣泡。

6)低壓循環一段時間后，使膜、溶液、電極三者達到平衡，即可增加壓力，并逐點記錄此壓力下的電位，高壓一般不超過0.5Mpa，再從高壓到低壓進行電位測定。

7)數據記錄與計算。

2.根據權利要求1所述測定方法，其特征在于：步驟1)中配制的溶液為5000ml濃度為0.001mol/L-0.01mol/LKCl溶液、蒸餾水或純凈水。

優選地，步驟2)中緩沖罐排液和清洗過程為：開動增壓泵，關閉回流調節閥1，稍打開回流調節閥2，這時蒸餾水進入緩沖罐1，繼而進入緩沖罐2，此時罐內壓力增加，罐2的液體排出，再關閉閥2，打開調節閥1，利用罐內氣體的壓力，排出罐，1的液體，如此反復幾次，把原有緩沖罐內的液體排出，并對罐進行清洗，罐內僅存有少量蒸餾水。

優選地，步驟3)中測試液的電導值調節過程為：把接泵的進液管、流動電位池的進液管、回流閥的排液管都插入裝有KCl溶液的貯槽，關小閥1、閥2直到數顯電導率儀的讀數數據不變。因原有緩沖罐中存有部分蒸餾水，故表上的電導率數值比配制的電導率紙，即其濃度低于配制溶液；若需調正到所希望值時，可在貯槽中略加濃的KCl溶液，同前操作，直到電導值穩定，電導值達到于定值。

優選地，步驟3)中膜測試樣片的準備過程為：橡皮墊片為2-3mm厚，每塊橡皮開有一孔，作進液或出液用，剪兩片待測膜片，每張膜有打有一孔，此孔與橡皮進孔或出孔相通，上下兩張待測膜的正面都與流道隔板相貼，使流道內的溶液與膜的正面相接觸，并使溶液經流道走Z字型。