離子交換膜電阻測試裝置製造方法
2023-10-23 23:25:57
離子交換膜電阻測試裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種離子交換膜電阻測試裝置，包括裝置本體，裝置本體內設流體腔，流體腔被間隔設置的陰離子交換膜和陽離子交換膜分隔成位於陰離子交換膜外側的陽極腔、位於陽離子交換膜外側的陰極腔以及位於兩交換膜之間的測試腔；陰極腔內設陰極板，陰極板上電連接有陰極接線柱；陽極腔內設陽極板，陽極板上電連接有陽極接線柱；裝置本體上設有插槽，插槽內插裝有膜片固定板，裝置本體上設有兩個分別位於插槽兩側的斜插孔，兩斜插孔內各裝有探針；陽極腔、陰極腔和測試腔位於插槽兩側的兩腔段上各具有流體進口和流體出口。該電阻測試裝置膜樣裝入和取出容易，探針能夠足夠靠近膜樣以確保實驗精度和重複性，並且電極反應不會干擾電阻的測量。
【專利說明】離子交換膜電阻測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種離子交換膜電阻測試裝置。
【背景技術】
[0002]離子交換膜是一種對離子具有選擇透過性的高分子材料製成的薄膜，具體可分為陽離子交換膜和陰離子交換膜兩種。陽離子交換膜的高分子骨架的固定基團帶負電荷，在電場的作用下，可以選擇性地讓溶液中的陽離子通過，溶液中的陰離子則因為同性排斥被阻擋。陰離子交換膜則恰恰相反，高分子骨架的固定基團帶正電荷，可以選擇性地讓陰離子通過，阻擋陽離子。電滲析裝置是由陽離子交換膜和陰離子交換膜交替地在兩電極間排布而形成的裝置，該裝置可用於濃縮或淡化溶液中的鹽分。
[0003]表徵離子交換膜電化學性能的一個重要參數是電阻，該電阻數值反應了離子在電場作用下遷移透過離子交換膜的阻力大小，直接關係到電滲析過程中的能耗。文獻報導的離子交換膜電阻的測量方法可歸結為兩電極交流測量法和四電極直流測量法。對於同一張離子交換膜，兩種方法得到的數據並不一致；由於電滲析過程中施加的是直流電，因此直流法測量得到的電阻值更具有實用價值。日本科學家Toshikatsu Sata的專著《1n ExchangeMembranes - Preparation, Characterization, Modification and Application》 (ISBN0-85404-590-2)的圖4.3即為四電極直流測量裝置。該裝置由兩個鏡面對稱的溶液半池組成，待測離子交換膜夾在這兩半池中間，兩片用於施加電流的Ag/AgCl電極板分別放置在兩溶液半池中，兩根探測電壓信息的Ag/AgCl電極絲放置於膜兩側。該裝置具有一系列不足之處，比如安放膜和取出膜較為麻煩，施加電流的電極板和探測電壓的電極絲在同一溶液池中，電壓信號可能受電極反應的幹擾，並且利用Ag/AgCl電極絲採集電壓信號容易受到溶液的幹擾。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是提供一種離子交換膜電阻測試裝置，該裝置容易裝入及取出膜樣，探測電壓信號的電極能夠足夠靠近膜樣以確保實驗精度和重複性，並且電極反應不會干擾電阻的測量。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種如下結構的離子交換膜電阻測試裝置，其結構特點是:包括裝置本體，裝置本體內設有沿其長度方向設置的流體腔，所述流體腔被間隔設置的陰離子交換膜和陽離子交換膜分隔成位於陰離子交換膜外側的陽極腔、位於陽離子交換膜外側的陰極腔以及位於兩所述交換膜之間的測試腔；陰極腔內設有陰極板，陰極板上電連接有穿出裝置本體的陰極接線柱；陽極腔內設有陽極板，陽極板上電連接有穿出裝置本體的陽極接線柱；裝置本體上設有伸及測試腔底壁以下的插槽，插槽內插裝有膜片固定板，膜片固定板包括與插槽內壁密封配合的板體，板體上設有臺階孔，臺階孔的大孔內連接有壓塊，壓塊上設有連通孔，所述連通孔和臺階孔的小孔能形成一條與所述測試腔連通的過液通道；裝置本體上設有兩個分別位於插槽兩側的斜插孔，兩斜插孔內各裝有探針，一探針能伸入連通孔，另一探針能伸入臺階孔的小孔；陽極腔、陰極腔和測試腔位於插槽兩側的兩腔段上各具有流體進口和流體出口。
[0006]所述臺階孔的小孔和連通孔橫截面的尺寸和形狀均與測試腔的橫截面相同。
[0007]所述裝置本體為由兩端塊和一中間塊構成的三體結構；所述測試腔設在中間塊內，陰極腔設在其中一端塊內，所述陽離子交換膜夾裝在該端塊與中間塊之間；陽極腔設在另一端塊內，所述陽離子交換膜夾裝在該端塊與中間塊之間。
[0008]所述陰極腔和陽極腔的尺寸均自其內端向外逐漸增大。
[0009]所述兩端塊均為兩體結構，每一端塊均由外側端塊和內側端塊構成，所述外側端塊內端面上設有凹腔，所述內側端塊內設有自其內端向外漸大的通透孔；一外側端塊上的凹腔和一內側端塊內的通透孔圍成所述陰極腔，陰極板位於該外側端塊上的凹腔內；另一外側端塊上的凹腔和另一內側端塊內的通透孔圍成所述陽極腔，陽極板位於該外側端塊上的凹腔內。
[0010]所述中間塊為依次緊靠設置的第一塊體、第二塊體、第三塊體和第四塊體，每一塊體內均設有貫通腔，四個貫通腔組成所述測試腔。
[0011]所述第二塊體、第三塊體內側面上均設有一凹進部，兩凹進部組成所述插槽。
[0012]所述第一塊體和第四塊體的內側上端部位均設有內傾斜面，第二塊體和第三塊體外側上端部位均設有外傾斜面；所述兩斜插孔分別設在兩外傾斜面上。
[0013]所述兩端塊和中間塊均通過拉杆串接成一體。
[0014]兩所述探針分別螺接在兩斜插孔內，所述探針上設有刻度線。
[0015]本實用新型的使用方式如下:將待測離子交換膜放置在膜片固定板之板體上的臺階孔的臺階面上，通過壓塊將離子交換膜固定並保證且其與臺階面之間不能通過液體，爾後將膜片固定板插入插槽內，再調節兩探針使之分別與待測離子交換膜的兩側面近距離靠近，將兩探針與電流表連接，將陰極接線柱和陽極接線柱分別與直流電源的負極和正極連接，向陽極腔、陰極腔以和測試腔通入電解液(例如氯化鈉溶液)並保持電解液循環流動，開啟電源後即可測試。通過電流表可讀出電流值，由於直流電源電壓已知，利用公式R=U/I就可算出測試點的電阻值，用該電阻值乘以離子交換膜的表面積，就可得到整張膜的電阻值。
[0016]測試時，由於探針與離子交換膜近距離靠近，解決了測試裝置測試時探針與離子交換膜距離過大對離子交換膜的電阻測試產生不良影響的問題，由於陰極腔和測試腔之間由陽離子膜隔開、陽極腔和測試腔之間由陰離子膜隔開，這樣就可阻止電極板電解溶液時產生的氣體和化學物質進入測試腔，電解產生的氣體隨著循環電解溶液由流體出口排出，解決了測試裝置測試時電極反應對離子交換膜的電阻測試產生不良影響的問題。
[0017]綜上所述，本實用新型的優點在於:膜樣裝入和取出容易，探針能夠足夠靠近膜樣以確保實驗精度和重複性，並且電極反應不會干擾電阻的測量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明:
[0019]圖1為本實用新型的一種結構示意圖；
[0020]圖2為本實用新型的另一種結構示意圖；
[0021 ] 圖3為圖1的A-A線剖視圖；[0022]圖4為圖2的B-B線剖視圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型提供了一種離子交換膜電阻測試裝置。一種結構方式的電阻測試裝置如圖1和圖3所示，包括裝置本體I，裝置本體I內設有沿其長度方向設置的流體腔，所述流體腔被間隔設置陰離子交換膜2和陽離子交換膜3分隔成位於陰離子交換膜2外側的陽極腔4、位於陽離子交換膜3外側的陰極腔5以及位於兩所述交換膜之間的測試腔6 ;所述陰極腔5和陽極腔4的尺寸均自其內端向外逐漸增大；測試腔6為等徑的直通道。陰極腔5內設有陰極板7，陰極板7上電連接有穿出裝置本體I的陰極接線柱8 ;陽極腔4內設有陽極板9，陽極板9上電連接有穿出裝置本體I的陽極接線柱10 ;裝置本體I上設有伸及測試腔6底壁以下的插槽，插槽內插裝有膜片固定板11，膜片固定板11包括與插槽內壁密封配合的板體101，板體101上設有臺階孔，臺階孔的大孔內連接有壓塊102，壓塊102上設有連通孔103，所述連通孔103和臺階孔的小孔104能形成一條與所述測試腔6連通的過液通道，過液通道的橫截面，不但形狀與測試腔的橫截面形狀相同，而且面積也相同，也就是說所述臺階孔的小孔104和連通孔103橫截面的尺寸和形狀均與測試腔6的橫截面相同。裝置本體I上設有兩個分別位於插槽兩側的斜插孔，兩斜插孔內各螺接有探針12，一探針12能伸入連通孔103，另一探針12能伸入臺階孔的小孔104，所述探針12能深入相應的小孔104和連通孔103，其目的是為了能近距離靠近固定在膜片固定板11上的待測離子交換膜20，所述探針12上設有便於調節探針伸入距離的刻度線。陽極腔4、陰極腔5和測試腔6位於插槽兩側的兩腔段上各具有流體進口 21和流體出口 22。
[0024]本實用新型另一種結構形式如圖2和圖4所示，是對上述圖1和圖3所示的第一種結構形式的進一步改進，包括上述圖1和圖3所示的第一種結構形式的全部技術特徵，為了節約篇幅和敘述簡潔，上述圖1和圖3所示的第一種結構形式的全部技術特徵，在此段中不再一一列出，參見上段所述即可。圖2和圖4所示的電阻測試裝置相對於圖1和圖3所示的電阻測試裝置，其改進之處在於以下所述。所述裝置本體I為由兩端塊13和一中間塊14構成的三體結構；所述測試腔6設在中間塊14內，陰極腔5設在其中一端塊13內，所述陽離子交換膜3夾裝在該端塊13與中間塊14之間；陽極腔4設在另一端塊13內，所述陽離子交換膜3夾裝在該端塊13與中間塊14之間。所述兩端塊13均為兩體結構，每一端塊13均由外側端塊15和內側端塊15構成，所述外側端塊15內端面上設有凹腔，所述內側端塊15內設有自其內端向外漸大的通透孔；一外側端塊15上的凹腔和一內側端塊15內的通透孔圍成所述陰極腔5，陰極板7位於該外側端塊15上的凹腔內；另一外側端塊15上的凹腔和另一內側端塊15內的通透孔圍成所述陽極腔4，陽極板9位於該外側端塊15上的凹腔內。所述中間塊14為依次緊靠設置的第一塊體23、第二塊體24、第三塊體25和第四塊體26，每一塊體內均設有貫通腔，四個貫通腔組成所述測試腔6。所述第二塊體24、第三塊體25內側面上均設有一凹進部，兩凹進部組成所述插槽。所述第一塊體23和第四塊體26的內側上端部位均設有內傾斜面28，第二塊體24和第三塊體25外側上端部位均設有外傾斜面29 ;所述兩斜插孔分別設在兩外傾斜面29上。所述兩端塊13和中間塊14均通過拉杆27串接成一體。
【權利要求】
1.離子交換膜電阻測試裝置，其特徵在於:包括裝置本體(1)，裝置本體(I)內設有沿其長度方向設置的流體腔，所述流體腔被間隔設置的陰離子交換膜(2)和陽離子交換膜(3)分隔成位於陰離子交換膜(2)外側的陽極腔(4)、位於陽離子交換膜(3)外側的陰極腔(5)以及位於兩所述交換膜之間的測試腔(6);陰極腔(5)內設有陰極板(7)，陰極板(7)上電連接有穿出裝置本體(I)的陰極接線柱(8);陽極腔(4)內設有陽極板(9)，陽極板(9)上電連接有穿出裝置本體(I)的陽極接線柱(10);裝置本體(I)上設有伸及測試腔(6)底壁以下的插槽，插槽內插裝有膜片固定板(11)，膜片固定板(11)包括與插槽內壁密封配合的板體(101 )，板體(101)上設有臺階孔，臺階孔的大孔內連接有壓塊(102)，壓塊(102)上設有連通孔(103)，所述連通孔(103)和臺階孔的小孔(104)能形成一條與所述測試腔(6)連通的過液通道；裝置本體(I)上設有兩個分別位於插槽兩側的斜插孔，兩斜插孔內各裝有探針(12)，一探針(12)能伸入連通孔(103)，另一探針(12)能伸入臺階孔的小孔(104);陽極腔(4)、陰極腔(5)和測試腔(6)位於插槽兩側的兩腔段上各具有流體進口(21)和流體出口(22)。
2.根據權利要求1所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述臺階孔的小孔(104)和連通孔(103)橫截面的尺寸和形狀均與測試腔(6)的橫截面相同。
3.根據權利要求1所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述陰極腔(5)和陽極腔(4)的尺寸均自其內端向外逐漸增大。
4.根據權利要求1、2或3所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述裝置本體(I)為由兩端塊(13)和一中間塊(14)構成的三體結構；所述測試腔(6)設在中間塊(14)內，陰極腔(5)設在其中一端塊內，所述陽離子交換膜(3)夾裝在該端塊與中間塊(14)之間；陽極腔(4)設在另一端塊內，所述陽離子交換膜(3)夾裝在該端塊與中間塊(14)之間。
5.根據權利要求4所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述兩端塊(13)均為兩體結構，每一端塊(13)均由外側端塊(15)和內側端塊(16)構成，所述外側端塊(15)內端面上設有凹腔，所述內側端塊(16)內設有自其內端向外漸大的通透孔；一外側端塊上的凹腔和一內側端塊內的通透孔圍成所述陰極腔(5)，陰極板(7)位於該外側端塊上的凹腔內；另一外側端塊上的凹腔和另一內側端塊內的通透孔圍成所述陽極腔(4)，陽極板(9)位於該外側端塊上的凹腔內。
6.根據權利要求5所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述中間塊(14)為依次緊靠設置的第一塊體(23)、第二塊體(24)、第三塊體(25)和第四塊體(26)，每一塊體內均設有貫通腔，四個貫通腔組成所述測試腔(6)。
7.根據權利要求6所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述第二塊體(24)、第三塊體(25)內側面上均設有一凹進部，兩凹進部組成所述插槽。
8.根據權利要求7所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述第一塊體(23)和第四塊體(26)的內側上端部位均設有內傾斜面，第二塊體(24)和第三塊體(25)外側上端部位均設有外傾斜面；所述兩斜插孔分別設在兩外傾斜面上。
9.根據權利要求8所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:所述兩端塊(13)和中間塊(14)均通過拉杆(27)串接成一體。
10.根據權利要求9所述的離子交換膜電阻測試裝置，其特徵是:兩所述探針(12)分別螺接在兩斜插孔內，所述探針(12)上設有刻度線。
【文檔編號】G01R27/22GK203772965SQ201420168712
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】紀文超, 吳坤龍 申請人:山東天維膜技術有限公司