膜浓差盐扩散系数的测定实验装置及公式计算


膜浓差盐扩散系数的测定装置如图1所示,测定装置由两个内腔体积相等
的有机玻璃半槽组成,一侧腔体内注满去离子水,另一侧腔体内注满1.0molL
NaCl溶液;在两个半槽之间装载入离子膜样品和聚四氟乙烯垫图,膜样品的测
量有效面积由垫圆控制(本装置中为10cm2);毎个半槽都单独连接有一个潜水
泵,让槽内的液体不停流动打循环,以消除膜样品表面的边界层效应,减小测量
误差。

测量步骤:1)将钠型的阳离子交换膜湿态样品,沿方形金属模板裁剪
成4.0×4.6cm(有效测量面积为10.0cm2)的方片;2)标准曲线的标定:用一
片聚四氟乙烯隔片装载入玻璃半槽中,将两个半槽嵌合一体,用对位杆旋紧后,
在水腔中用漏斗注入去离子水至接近满腔(盐腔中不注入任何溶液),连接好管
路,开启潜水泵电源,使系统运行,将电导率仪的电导电极插入水腔上端的测量
孔内,待示数稳定后即开始记录,然后用50.0uL进样针在水腔中注入50.0uL1.0
mol/L NaCI溶液,待示数稳定后记录,重复进样操作读数5-6为,随后以电导率
(us/cm)为横坐标,进样体积(uL)为纵坐标拟合得标准曲线;3)载入膜样品
后水腔电导率变化曲线的测定:将方形膜样品装载入两个有机玻璃半槽中,将两
个半槽嵌合一体,用对位螺杆旋紧后,在盐腔中用漏斗注入1.0 mol/L Nacl溶液
至满腔,在水腔中用漏斗注入去离子水至满腔,连接好管路,开启潜水泵电源
使系统运行,将电导率仪的电导电极插入水腔上端的测量孔内,待电导率仪示数
稳定后即开始记录,每5min记录一次电导率仪示数,尔后以时间(min)为横
坐标,电导率(uscm)为纵坐标拟合得到膜盐扩散曲线;4)根据公式(1--1)
计算得到膜浓差盐扩散系数Ks。
    (1--1)
  式中,C为盐腔中NaCL溶液的浓度(mol/L);K1为标准曲线的斜率;S为膜样品的有效面积;
K2为盐扩散曲线的斜率;△C为两个腔体之间盐溶液的浓度差。
 
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