本實(shí)用新型屬于檢測設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種離子交換膜性能快速評價(jià)裝置。

背景技術(shù)：

離子交換膜是一種具有選擇透過性的膜狀功能高分子電解質(zhì)。其主要應(yīng)用于電滲析，擴(kuò)散滲析，電解過程中的分隔介質(zhì)以及燃料電池中的固體聚合物電解質(zhì)等。在物質(zhì)的分離與純化和能量的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化等方面，其重要性日益突出。其中典型代表是以離子交換膜為輔助的電滲析技術(shù)，在特種分離，清潔生產(chǎn)和資源的回收與循環(huán)利用等方面正煥發(fā)出勃勃生機(jī)，發(fā)揮著越來越重要的作用。

離子交換膜質(zhì)量的高低直接決定電滲析性能的好壞以及應(yīng)用效果的優(yōu)劣，所以電滲析功能和它的應(yīng)用效果是離子交換膜質(zhì)量的最直觀的檢驗(yàn)和鑒定，但是為了方便用戶對膜的選擇以及定性評價(jià)和比較不同膜品種的性能，因此需建立某些性能指標(biāo)來評價(jià)離子交換膜的性能與特征。

目前國內(nèi)外已普遍建立較為統(tǒng)一的指標(biāo)項(xiàng)有：含水率，交換容量，電導(dǎo)率，厚度，膜電位，遷移數(shù)，選擇透過性，機(jī)械強(qiáng)度和溶脹度等。國內(nèi)離子交換膜的檢測方法目前采用的是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：HY/T 166.1-2013。但是采用國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，膜的完整單項(xiàng)性能測試周期長達(dá)五天，在工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，由于膜的質(zhì)量檢測嚴(yán)重滯后，，一旦膜質(zhì)量出現(xiàn)問題，將會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。在評價(jià)離子交換膜的性能時(shí)，其各項(xiàng)指標(biāo)彼此之間存在著一定的因果關(guān)系。其中鹽擴(kuò)散系數(shù)，膜電位，膜電阻三項(xiàng)指標(biāo)基本能較為全面的體現(xiàn)離子交換膜的優(yōu)劣。

目前的現(xiàn)有技術(shù)中，尚沒有一種能夠快速評價(jià)離子交換膜性能的裝置，不同的指標(biāo)測定都是基于單獨(dú)的裝置實(shí)現(xiàn)的。因此整個(gè)評價(jià)過程耗時(shí)較長，難以適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)對評價(jià)速度的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種離子交換膜性能快速評價(jià)裝置，以解決離子交換膜單向性能測試周期較長，質(zhì)量檢測嚴(yán)重滯后于生產(chǎn)的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，采用的具體技術(shù)方案如下：

離子交換膜性能快速評價(jià)裝置，包括左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)，左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)中均包括腔體、潛水泵、流量控制閥和鈦涂釕通電電極；腔體內(nèi)部中空，用于盛放溶液；鈦涂釕通電電極設(shè)置于腔體上用于測量內(nèi)部溶液的電導(dǎo)率；腔體左右兩側(cè)通過循環(huán)管路實(shí)現(xiàn)溶液循環(huán)，所述的循環(huán)管路上設(shè)有提供循環(huán)動(dòng)力的潛水泵和用于控制管路中溶液流量的流量控制閥。所述的腔體左右兩側(cè)是指同一個(gè)腔體中的兩端，可各設(shè)置一個(gè)進(jìn)水口和出水口，實(shí)現(xiàn)本腔體中溶液的循環(huán)。腔體上部兩側(cè)均設(shè)有一個(gè)電極插口，分別用于安裝甘汞電極和溫度傳感器；所述的左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)上的腔體由連通通道相連，且連通通道中可拆卸式設(shè)置有覆蓋連通通道橫截面的離子交換膜。左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)中的溶液僅能夠通過離子交換膜實(shí)現(xiàn)離子交換，而無法直接進(jìn)行流通。本裝置在使用過程中，可以更換離子交換膜和腔體中的溶液，對離子交換膜的不同的指標(biāo)進(jìn)行測定。

作為優(yōu)選，所述的左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)以離子交換膜所在平面為對稱面鏡像對稱設(shè)置。兩側(cè)完全對稱的結(jié)構(gòu)更有利于準(zhǔn)確測量離子交換膜的不同性能指標(biāo)。

作為優(yōu)選，所述的左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)的連接處的接觸面上均設(shè)有密封墊圈，離子交換膜由兩側(cè)的密封墊圈夾持固定。當(dāng)需要更換離子交換膜時(shí)，可拆開左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)，將兩側(cè)密封墊圈之間的離子交換膜取出，重新?lián)Q上新膜。

作為優(yōu)選，所述的腔體采用有機(jī)玻璃，以便于實(shí)時(shí)觀察腔體內(nèi)的溶液狀態(tài)和電極位置。

作為優(yōu)選，所述的鈦涂釕通電電極與電導(dǎo)率儀相連，所述的甘汞電極與萬用表相連，用于實(shí)時(shí)顯示各種檢測數(shù)值。

本實(shí)用新型相比于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測試膜性能，大大的縮短了測試周期，三小時(shí)內(nèi)可以完成膜性能評估。采用該裝置可同時(shí)對離子交換膜的鹽擴(kuò)散系數(shù)、膜電位和膜電阻進(jìn)行測定。

附圖說明

圖1為離子交換膜性能快速評價(jià)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為A-A剖面示意圖；

圖3為B-B剖面示意圖。

圖中：腔體1、潛水泵2、流量控制閥3、密封墊圈4、鈦涂釕通電電極5、 離子交換膜6和電極插口7。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步闡述和說明。本實(shí)用新型中各個(gè)實(shí)施方式的技術(shù)特征在沒有相互沖突的前提下，均可進(jìn)行相應(yīng)組合。

如圖1所示，為離子交換膜性能快速評價(jià)裝置的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出，本裝置包括左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，考慮到使用方便，將左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)以離子交換膜6所在平面為對稱面鏡像對稱設(shè)置。如圖2和3所示，左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)中均包括腔體1、潛水泵2、流量控制閥3和鈦涂釕通電電極5。腔體1采用有機(jī)玻璃。其余各部件的設(shè)置方式具體為：腔體1內(nèi)部中空，使用時(shí)可向其中注入不同的溶液。鈦涂釕通電電極5設(shè)置于腔體1頂部，電極的底部伸入腔體1的內(nèi)部，鈦涂釕通電電極5與電導(dǎo)率儀相連，對其中的溶液的電導(dǎo)率進(jìn)行測定。腔體1左右兩側(cè)通過循環(huán)管路實(shí)現(xiàn)溶液循環(huán)，循環(huán)管路上設(shè)有提供循環(huán)動(dòng)力的潛水泵2和用于控制管路中溶液流量的流量控制閥3，腔體上部兩側(cè)均設(shè)有一個(gè)電極插口7，分別用于安裝甘汞電極和溫度傳感器，甘汞電極與萬用表相連。左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)上各設(shè)置一個(gè)圓環(huán)狀凸起，凸起的表面均設(shè)有密封墊圈4，密封墊圈4包圍范圍內(nèi)的腔體外殼鏤空。左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)上的圓環(huán)狀凸起相對接觸，兩側(cè)的腔體由此形成連通通道，離子交換膜6由兩側(cè)的密封墊圈4夾持固定，并完整覆蓋連通通道的橫截面。當(dāng)然，離子交換膜6的固定方式也可采用多種實(shí)現(xiàn)形式，只要能夠便于更換新膜即可。

本實(shí)用新型通過特定預(yù)處理方法和裝置可以極大的縮短膜性能測試周期，并得到有效數(shù)據(jù)評價(jià)離子交換膜性能?？焖贉y定離子交換膜性能的過程包括膜預(yù)處理和測試過程。

預(yù)處理主要是通過不同濃度以及不同類型的NaCl溶液對離子交換膜進(jìn)行浸泡熱處理；測試過程包括通過特定裝置快速測定離子交換膜的鹽擴(kuò)散系數(shù)、膜電位、膜電阻。具體如下：

預(yù)處理過程包括：取三張4cm×4cm的待評價(jià)的離子交換膜樣品分別標(biāo)記為A1，A2，A3；置于30℃～60℃的去離子水中，在攪拌的情況下浸泡30min；然后將A1置于40℃～50℃的一定濃度的NaCl溶液(S1)中，A2置于40℃～50℃的一定濃度的KCl溶液(S2)中，A3置于40℃～50℃的一定濃度的NaCl溶液 (S3)中，分別浸泡0.5～3h，期間每隔15～20min更換新鮮溶液；最后，取出平衡后的樣品，經(jīng)濾紙吸干表面溶液后進(jìn)行測試。

鹽擴(kuò)散系數(shù)測試過程包括：選擇A1膜樣品，關(guān)閉流量控制閥3，在左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)中分別通入溶液S1和去離子水，將電極以及溫度傳感器插入去離子水一側(cè)，待穩(wěn)定一定時(shí)間后，測試去離子水的電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化曲線。

膜電位測試包括：選擇A2膜樣品，打開流量控制閥3，在左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)中分別通入具有一定濃度差的溶液S2，插入?yún)⒈雀使姌O，接入萬用表，測得膜兩側(cè)電位差。

膜電阻測試過程包括：打開流量控制閥3，在左半結(jié)構(gòu)和右半結(jié)構(gòu)中分別通入溶液S3，通過鈦涂釕電極5連接電導(dǎo)率儀，讀取電導(dǎo)率值。

由此完成離子交換膜性能的快速評價(jià)。

以上所述的實(shí)施例只是本實(shí)用新型的一種較佳的方案，然其并非用以限制本實(shí)用新型。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。