ewapoporometria

Ewapoporometria jest metodą stosowaną do określania wielkości porów w membranach syntetycznych . Technika ta, oparta na równaniu Kelvina , jest najdokładniejsza do wykrywania średnic porów w zakresie od 4 nm do 150 nm.

Teoria

Ewapoporometria wykorzystuje zmodyfikowane formy równania Kelvina, aby powiązać parowanie cieczy zwilżającej (zwykle 2-propanolu ) z membrany ze średnią średnicą porów w tej membranie. Podstawowe równanie stosowane w tej technice to:

${\ Displaystyle d = - {4yV \ ponad RT * ln (W_ {A} / W_ {A} ^ {\ circ})}}$

gdzie $}$ średnicą porów, $jest$ napięciem powierzchniowym , jest objętością molową pary , jest ${\ tekst {A}}$$Displaystyle$ stała gazu , to temperatura bezwzględna $,$ to $displaystyle mol / s}$ szybkość parowania w $\ displaystyle W_ {A} ^ {\ circ}}$$i$ W to średnia szybkość parowania wolnostojącej warstwy cieczy w ${\ displaystyle mol / s}$ .

Przykładowy schemat krzywej ewapoporometrii dla syntetycznej membrany polimerowej.

metoda

Ewapoporometria ma tę istotną zaletę, że wymaga tylko wagi laboratoryjnej , 2-propanolu (lub innego płynu zwilżającego) oraz kuwety, w której znajduje się próbka i 2-propanol. Próbkę przed pomiarem zanurza się na pewien czas w 2-propanolu w celu nasycenia porów, a następnie umieszcza w celi w wadze analitycznej i ponownie zanurza w 2-propanolu, po czym następuje zmiana masy w wyniku odparowania wolno stojącej warstwy cieczy, a następnie odpływ cieczy z porów mierzy się wagą analityczną. Chwilowe szybkości parowania są obliczane z danych masowych i wprowadzane do powyższego równania w celu uzyskania rozkładu wielkości porów dla próbki. $} ^ {\ circ}}$$równe$ można użyć do ilościowego określenia wartości, przy której zaczyna się drenowanie porów, co jest ${\ Displaystyle W_ {A} ^ {\ circ} -3 \ sigma}$ , gdzie $odchyleniem$ standardowym ${\ Displaystyle W_ {A} ^ {\ circ}}$ . Ta analiza jest możliwa dzięki zasadzie, że parowanie z małych porów nastąpi dopiero po całkowitym odparowaniu 2-propanolu w większych porach.

Należy zauważyć, że zarówno na membranie, jak i na materiale ogniwa testowego istnieje nanoskalowa warstwa płynu zwilżającego, znana jako „warstwa t”, której masę należy wykluczyć z pomiaru w celu zwiększenia dokładności, w przeciwnym razie punkty te mogą być błędnie przypisywane porom subnanometrowym. Akhondi i wsp. opisują metody korekcji warstw t komórki testowej i membrany, jak również korektę pęcznienia membran podczas eksperymentu. Korektę warstwy t samej komórki testowej można wykonać, wykonując procedurę ewapoporometrii opisaną powyżej z pustą komórką testową, całkując od punktu początkowego drenażu porów do punktu, w którym re {\ displaystyle d $=$ 4 nm, aby uzyskać masę warstwy t. Masa ta plus masa warstwy t membrany będzie stanowić punkt końcowy obliczeń średnicy porów dla głównego pomiaru ewapoporometrii.

Zobacz też

• Membrana syntetyczna
• Porozymetria
• Membrana z pustych włókien

Linki zewnętrzne

• Evapore, narzędzie Python typu open source do analizy danych ewapoporometrii.