膜孔隙率的常用測試方法簡介
在薄膜、中(zhōng)空纖維膜等膜材料的應用與研究中(zhōng)，孔隙率是一(yī)項常用的重要指标。孔隙率一(yī)般被定義爲多孔膜中(zhōng)，孔隙的體(tǐ)積占膜的表觀體(tǐ)積的百分(fēn)數，即：ε= V孔 / V膜外(wài)觀。
孔隙是流體(tǐ)的輸送通道，這裏的“孔隙"準确的說應該指“通孔孔隙"。通常研究人員(yuán)希望采用此參數來評價膜的過濾性能、滲透性能和分(fēn)離(lí)能力。但由于定義
以及測試方法限制等原因，造成目前大(dà)家經常看到的和并被普遍應用的“孔隙率"這個參數中(zhōng)的“孔隙"，并非指的是“通孔孔隙"，所以，這種定義的孔隙率，與膜的過濾性能、滲透性能、分(fēn)離(lí)能力并不構成正相關性。也就是說，孔隙率大(dà)的，過濾性能并不一(yī)定好；滲透率爲零，孔隙率不一(yī)定爲零。
對于泡壓法原理的膜孔徑分(fēn)析儀，如果膜上的孔非理想的圓柱形孔，其實是不能用來分(fēn)析孔隙率的，因爲該原理的儀器測試出來的孔徑分(fēn)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(wài)觀 = S孔 / S膜外(wài)觀 來計算出的孔隙率，這個值在實際中(zhōng)會遠小(xiǎo)于目前常用方法所得到的孔隙率。隻有當該膜的孔爲理想的圓柱孔時，即孔喉和孔口的尺寸相同且無其它凸凹、縫隙結構時，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（這種情況在實際中(zhōng)幾乎不存在）。
下(xià)面列舉幾個常用測試方法：
方法一(yī)：稱重法（濕法、浸液法）
原理：根據膜浸濕某種合适液體(tǐ)（如水等）的前後重量變化，來确定該膜的孔隙體(tǐ)積V孔；該膜的骨架體(tǐ)積V膜骨架可以通過膜原材料密度和幹膜重量獲得；則該膜的孔隙率：
ε= V孔 / V膜外(wài)觀 = V孔 / ( V孔＋V膜骨架 )
方法二：密度法（幹法、體(tǐ)積法）
原理：見如下(xià)公式推導，所以，隻需要膜原材料的密度ρ膜材料和膜的表觀密度ρ膜表觀，就可計算得到孔隙率ε。其中(zhōng)表觀密度ρ膜表觀可由外(wài)觀體(tǐ)積和質量獲得。
ε= V孔 / V膜外(wài)觀 = ( V膜外(wài)觀－V膜骨架 ) / V膜外(wài)觀＝（ρ膜表觀－ρ膜材料 ）/ ρ膜表觀
方法三：氣體(tǐ)吸附法
原理：根據低溫氮吸附獲得孔體(tǐ)積，從而得到孔隙率。該方法隻能獲得200nm以下(xià)尺寸孔結構的孔體(tǐ)積，無法表征200nm以上孔的信息，對于大(dà)量濾膜不适用。
方法四：壓汞法
原理：根據壓汞法原理，利用壓力将汞壓入膜的各種結構的“孔隙"中(zhōng)，根據注入汞的壓力、體(tǐ)積來獲得膜的孔隙體(tǐ)積及尺寸數據；該方法的缺點是将汞壓入微孔需要的壓力較大(dà)，該方法更适合于分(fēn)析剛性材料，對于大(dà)多數膜材料爲彈性材料，在注入汞的過程中(zhōng)容易發生(shēng)變形或“塌陷"，從而産生(shēng)較大(dà)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(zhōng)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"，那麽，這個“孔隙率"就無法達到研究人員(yuán)所希望的評價過濾性能、滲透性能和分(fēn)離(lí)能力的目的。舉例說明：A膜通孔爲零，表面“凸凹、閉孔、盲孔"等結構形成的孔隙率爲40%；B膜孔隙率爲20%且有通孔；那麽，我(wǒ)(wǒ)們并不能依據該孔隙率數據對該兩種膜的過濾性能做出比較。這點在研究和應用中(zhōng)是需要注意的。
3H-2000PB 泡壓法膜孔徑分(fēn)析儀
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