[发明专利]一种电极法测定离子过膜瞬时速率的方法及其专用测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及离子的测定领域，具体涉及一种双电极测定离子过膜瞬时速率的方法及其专用测试装置。

背景技术

离子过膜速率的测定对膜透性和离子选择性具有重要意义。目前虽然有很多测定离子流速和含量的方法，但通常是采用原子吸收仪或者火焰分光光度计等仪器测定膜两侧或同一侧前后离子浓度差来计算一段时间中离子过膜的平均运动速率。而实际上离子的运动过程受离子特性、浓度、电场、扩散系数、膜孔径等因素的影响，并不是一个均速的流动过程。且由于是间接测量，容易受取样时间，测定仪器的精准度的影响。怎样测定离子过膜的瞬时速率一直没有得到解决。目前相对可用的是一种非损伤离子运动速率测定，是通过同一根电极在两点间的运动时间差、距离、和电压变化来计算离子的运动速率。虽然缩小了时间距离，但这种方法仍然存在时间差上的缺陷，实际上也是一种平均速率的计算，测试结果不能准确反映实际瞬时离子运动情况，缺乏一种可以直接测量同一离子过膜瞬时速率的有效方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种能通过两个电极之间电压差测定来计算离子过膜瞬时速率的双电极测定离子过膜瞬时速率的方法；

本发明的另一目的是提供上述方法的专用测试装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种电极法测定离子过膜瞬时速率的专用测试装置，包括待测离子液容器、测试液容器、置膜窗、固定端、固定头，其中，

固定端位于测试液容器的内壁；

固定头位于待测离子液容器一端；

置膜窗位于待测离子液容器一侧；

待测离子液容器通过固定端和固定头密封固定于测试液容器上。

进一步的，所述测试液容器为上开口的长方体结构，其中一个侧面上连接有固定待测离子液容器的固定端。

进一步的，所述待测离子液容器为两个底面为正方形的长方体结构，一端连接置膜窗，一端连接固定头。

进一步的，所述置膜窗是连接在待测液容器一侧底面上并与其大小对应的正方形中空夹层窗体结构，夹层之间通过一边的活页相连接，其余三边可开合便于膜的取放；夹层四壁对应的两面都设计有密封圈垫，以防止离子通过夹层流通。

进一步的，所述固定端为一段连接于测试液容器侧壁的橡胶软管，其口径与待测离子液容器上的固定头相对应，能将固定头插入固定端后连接于测试液容器壁上，并起到密封的作用。

进一步的，所述固定头是连接在待测液容器另一侧底面上的圆柱形小管，与测试液容器上的固定端相对应，但直径小于固定端。

进一步的，所述的专用测试装置除固定端和置膜窗的密封圈垫，其余部分均由聚丙烯材料组成。

一种双电极测定离子过膜瞬时速率的方法，采用上述的专用测试装置，包括以下步骤：

(a) 将待测离子制备成溶液状态，并根据离子特性和测试要求调节pH值，确保其为离子状态；

(b) 根据待测离子的特性和溶液pH值，调整测试液成分和pH值，确保膜两侧的H⁺电势差为离子过膜提供足够的驱动力；

(c) 将需要测定的膜按专用测试液装置的置膜窗大小进行裁剪、固定和密封；

(d) 吸取待测离子溶液并通过专用测试液装置一端的固定头向容器内进行灌注，保证容器内不留气泡；

(e) 将专用测试液装置的固定头一端与对应的专用测试液装置上的固定头进行连接和固定，确保专用容器的密封；

(f) 将双电极置入专用测试液装置中膜附近的两个点，分别记录固定间隔时间段内两个电极电压值的变化值，并换算为离子过膜瞬时速率的大小，并根据Nerst方程和Fick’s第一扩散定律换算离子过膜瞬时速率。

优选的，所述待测离子必须为可大量解离为离子或带离子的基团结构，且其水合半径小于膜的孔径；所述膜能在相应的待测离子溶液和测试液中及对应的pH值下保持稳定完整的膜结构。

优选的，所述待测离子液中的待测离子均对应专门的离子识别电极。

本发明有益效果：