Evapoporometri

Evapoporometri är en metod som används för att bestämma porstorleken i syntetiska membran . Baserat på Kelvin-ekvationen är denna teknik mest exakt för detektering av pordiametrar mellan 4 nm och 150 nm.

Teori

Evapoporometri använder modifierade former av Kelvin-ekvationen för att relatera förångningen av en vätande vätska (vanligtvis 2-propanol ) från ett membran till den genomsnittliga diametern på porerna i det membranet. Den primära ekvationen som används i denna teknik är:

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

Där $d$ är pordiametern, $y$ är ytspänningen , $_{\text{A}}}$ är ångvolymen , R $\displaystyle R}$ är gaskonstanten , $T$ är den absoluta temperaturen , $W_{A}$ är den momentana avdunstningshastigheten i $mol/s}$ displaystyle , och ${\ displaystyle W_{A}^{\circ }}$ är den genomsnittliga förångningshastigheten för det fristående vätskelagret i $mol/s$ .

Ett exempel på en evapoporometrikurva för ett syntetiskt polymert membran.

Metod

Evapoporometri har den betydande fördelen att endast kräva en labbskala , 2-propanol (eller annan vätningsvätska) och en cell där provet och 2-propanol ska finnas. Provet nedsänks under en tid i 2-propanol före mätning för att säkerställa mättnad av porerna, och placeras sedan i cellen i en analytisk balans och nedsänks igen i 2-propanol, varefter förändringen i massa på grund av avdunstning av fristående vätskeskikt och sedan dränering av vätska från porer mäts av den analytiska balansen. Momentana förångningshastigheter beräknas från massdata och inmatas i ovanstående ekvation för att ge en porstorleksfördelning för provet. $W_{A}^{\circ }$ kan användas för att kvantitativt bestämma värdet på $W_{A}$ där pordräneringen börjar, vilket är lika med $W_{A}^{\circ }-3\sigma$ , där $\sigma$ är standardavvikelsen för $W_{A}^{\circ }$ . Denna analys möjliggörs av principen att avdunstning från små porer endast sker efter att 2-propanol i större porer har avdunstat helt.

Det är viktigt att notera att det finns ett lager av vätande vätska i nanoskala på både membranet och testcellmaterialet, känt som "t-skiktet", vars massa ska uteslutas från mätning för att öka noggrannheten, annars kan dessa punkter felaktigt tillskrivas subnanometerporer. Akhondi et al beskriver metoder för korrigering av t-skikten i testcellen och membranet, samt en korrigering för svullnad av membran under experimentet. Korrigeringen för t-skiktet av själva testcellen kan göras genom att utföra evapoporometriproceduren enligt beskrivningen ovan med en tom testcell, integrerad från startpunkten för pordräneringen till den punkt där d {\displaystyle d $=$ 4 nm för att ge massan av t-skiktet. Denna massa plus massan av membranets t-lager kommer att utgöra slutpunkten för pordiameterberäkningen för den huvudsakliga evapoporometrimätningen.

Se även

• Syntetiskt membran
• Porosimetri
• Hålfibermembran

externa länkar

• Evapore, ett Python-verktyg med öppen källkod för Evapoporometri dataanalys.