[发明专利]一种测定聚合物膜渗透性能的方法及装置

说明书

本发明公开了一种测定聚合物膜渗透性能的方法及装置。特别涉及一种聚二甲基硅氧烷膜对有机溶液中有机物分子渗透系数的测定方法及装置。测定装置包括储液器、微量进液器和拉曼光谱仪；微量进液器的出口端与储液器连通；待测膜样品为修饰在金膜上的聚二甲基硅氧烷膜，置于储液器的顶部，储液器中待测溶液的液面与待测膜接触，利用拉曼光谱仪进行表面增强拉曼光谱测量。本发明通过有机分子的SERS光谱随时间的变化计算扩散系数，得到渗透系数的方法，测试灵敏度高，拟合方便快速。本发明提供的测定装置简单易行，操作条件温和，能实现快速测量有机分子甲苯、吡啶以及苯硫酚等的渗透系数，具有通用性。

技术领域

本发明涉及一种聚合物膜渗透系数的测定装置，特别涉及一种用于测量PDMS膜对各种溶液渗透系数的测定装置及其测定方法。

背景技术

聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜是由聚二甲基硅氧烷交联形成的一种疏水性致密的聚合物膜，小分子可以在聚合物大分子链之间的末端孔即自由体积（空隙）内发生吸附和扩散。以聚二甲基硅氧烷为基本膜材料制备的渗透汽化膜具有多种用途，这类膜在关于生物醇的发酵分离、易挥发有机物的分离、气体分离以及气体或压力传感器等方面都显示了良好的应用前景。由于聚二甲基硅氧烷膜具有良好的生物相容性，因此,可作为生物组织工程的黏附层、药物释放的载体以及生物体征的传感器等。因此，如何简便且精确地测定该聚合物膜的渗透性能是个非常重要的问题。

目前，测定PDMS膜渗透系数的装置和模型各种各样，如Stafie等渗透实验在由气体室、进料池及渗透池组合而成的装置中进行(参见文献：Stafie N., Stamatialis D.,Wessling M., et al. Journal of Membrane Science, 2004, 228,103)，通过加压使得液体渗透，减压收集渗透溶液并通过测量其折光率计算所含组分，溶质的配分系数则通过比较新制膜与干燥膜的质量差异计算获得；Jadav等使用特制的多孔圆盘和框架组成的容器，并通过在渗透液一侧抽真空，从而在冷阱中收集渗透物，而渗透前后的溶液组分均通过气相色谱（GC）进行测定(参见文献：Jadav, G. L., Aswal, V. K., Bhatt, H.,Chaudhari, J. C., Singh, P. S., Journal of Membrane Science, 2012, 415-416,624)；Michael Alexander等则将中空的圆柱状膜装置密封于恒温箱，通过管内外的压力差进行渗透收集从而进行质谱的测定，并通过质谱强度与样品浓度的关系求算扩散系数及渗透系数(参见文献：Alexander M. L., Boscaini E., Lindinger W., et al.,International Journal of Mass Spectrometry, 2003, 223, 763)。

由此可见，测定PDMS膜渗透系数的方法各种各样，对应的实验装置也存在很大差异，但以上各种使用条件均相对苛刻，有的需要利用高压或真空形成压力差，有的还需要使用大型仪器设备，测试成本昂贵，样品需求量较大，同时操作复杂，无法实现方便、快速并在温和条件下的测定，因此，提供一种能快速、简便、灵敏并且常温常压即可测定PDMS渗透系数的方法显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种通用性强，测量快速，测定装置结构简单，操作简便的测量聚合物PDMS膜对多种溶液渗透系数的测定装置及其测定方法。

实现本发明目的技术方案是提供一种测定聚合物膜渗透性能的装置，它包括储液器、微量进液器和拉曼光谱仪；微量进液器的出口端与储液器连通；待测膜样品为修饰在金膜上的聚二甲基硅氧烷膜，置于储液器的顶部，储液器中待测溶液的液面与待测膜接触，利用拉曼光谱仪进行表面增强拉曼光谱测量。

本发明所述的一种测定聚合物膜渗透性能的装置，其微量进液器为蠕动泵。

本发明技术方案还包括一种测定聚合物膜渗透性能的方法，步骤如下：