膜濃差鹽擴散系數的測定實驗裝置及公式計算


膜濃差鹽擴散系數的測定裝置如圖1所示,測定裝置由兩個內腔體積相等
的有機玻璃半槽組成,一側腔體內注滿去離子水,另一側腔體內注滿1.0molL
NaCl溶液;在兩個半槽之間裝載入離子膜樣品和聚四氟乙烯墊圖,膜樣品的測
量有效面積由墊圓控制(本裝置中為10cm2);毎個半槽都單獨連接有一個潛水
泵,讓槽內的液體不停流動打循環,以消除膜樣品表面的邊界層效應,減小測量
誤差。

測量步驟:1)將鈉型的陽離子交換膜濕態樣品,沿方形金屬模板裁剪
成4.0×4.6cm(有效測量面積為10.0cm2)的方片;2)標準曲線的標定:用一
片聚四氟乙烯隔片裝載入玻璃半槽中,將兩個半槽嵌合一體,用對位桿旋緊后,
在水腔中用漏斗注入去離子水至接近滿腔(鹽腔中不注入任何溶液),連接好管
路,開啟潛水泵電源,使系統運行,將電導率儀的電導電極插入水腔上端的測量
孔內,待示數穩定后即開始記錄,然后用50.0uL進樣針在水腔中注入50.0uL1.0
mol/L NaCI溶液,待示數穩定后記錄,重復進樣操作讀數5-6為,隨后以電導率
(us/cm)為橫坐標,進樣體積(uL)為縱坐標擬合得標準曲線;3)載入膜樣品
后水腔電導率變化曲線的測定:將方形膜樣品裝載入兩個有機玻璃半槽中,將兩
個半槽嵌合一體,用對位螺桿旋緊后,在鹽腔中用漏斗注入1.0 mol/L Nacl溶液
至滿腔,在水腔中用漏斗注入去離子水至滿腔,連接好管路,開啟潛水泵電源
使系統運行,將電導率儀的電導電極插入水腔上端的測量孔內,待電導率儀示數
穩定后即開始記錄,每5min記錄一次電導率儀示數,爾后以時間(min)為橫
坐標,電導率(uscm)為縱坐標擬合得到膜鹽擴散曲線;4)根據公式(1--1)
計算得到膜濃差鹽擴散系數Ks。
    (1--1)
  式中,C為鹽腔中NaCL溶液的濃度(mol/L);K1為標準曲線的斜率;S為膜樣品的有效面積;
K2為鹽擴散曲線的斜率;△C為兩個腔體之間鹽溶液的濃度差。
 
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