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膜的机械强度测定实验报告本实验旨在通过测定膜的机械强度来评估其抗耐压性能，为膜材料的应用提供参考依据。
实验原理：膜的机械强度是指膜材料在外力作用下能够承受的最大应力。
常用的测定方法有拉伸测试、撕裂测试和压缩测试等。
本实验选择了拉伸测试方法来测定膜的机械强度。
实验步骤：1. 准备工作：将所需的膜材料切割成适当的测试样品尺寸，得到满足标准要求的试件。
2. 实验前处理：根据膜材料的特性，进行适当的处理，如干燥、清洗、消毒等。
3. 设置拉伸测试仪参数：根据膜材料的特性和要求，设置拉伸测试仪的拉伸速度、力传感器灵敏度等相关参数。
4. 将试件夹在拉伸测试仪上：用夹具将试件夹在拉伸测试仪上，保证不会滑动和变形。
5. 进行拉伸测试：启动拉伸测试仪，开始进行拉伸测试，同时记录力值和位移值。
6. 计算机械强度参数：通过测量的力值和位移值，计算膜的抗拉强度、断裂伸长率等机械强度参数。
实验结果及数据处理：根据实验测得的力值和位移值，计算得到膜的抗拉强度和断裂伸长率等机械强度参数。
将计算结果绘制成曲线，便于对膜的机械性能进行分析和比较。
实验讨论：膜的机械强度是影响其使用性能的重要指标之一。
通过本实验确定膜的机械强度参数，可以对膜材料的物理性能进行评估和比较，为膜材料的选择和应用提供参考依据。
同时，实验中可能会受到一些因素的干扰，如试件制备的误差、拉伸测试仪的精度等，需要注意这些因素对实验结果的影响。
实验总结：本实验通过测定膜的机械强度来评估其抗耐压性能。
实验结果可以用于膜材料的选择和应用。
在实验中，我们要注意试件制备的准确性和拉伸测试仪的精度，以保证实验结果的准确性和可靠性。
同时，我们还可以通过进一步的实验研究，探究膜材料的机械性能与其结构、成分等之间的关系，为膜材料的开发和改进提供理论基础。
环境相对湿度对高疏水性PVDF膜结构与性能的影响王志英;吴晓君;刘启东;杨振生【摘要】以聚偏氟乙烯(PVDF)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/辛醇/水为制膜体系,采用粗糙基底辅助相转化法制备PVDF多孔膜.考察了环境相对湿度对膜结构、透过性能和表面浸润性的影响.结果表明,环境相对湿度增大,膜表面孔数量增多,膜底面聚合物球晶生长更为充分,表面侧致密皮层减薄,在高湿度环境下,成为几乎对称的海绵状断面结构;当环境相对湿度低于50％时,膜的气通量几乎为0,相对湿度高于50％条件下,膜的气通量随相对湿度增大而增大;膜底面的疏水性随相对湿度的增大变化不甚明显,水接触角均在130°以上.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2013(044)016【总页数】5页(P2320-2323,2328)【关键词】聚偏氟乙烯;膜;相对湿度;透过性能;疏水性【作者】王志英;吴晓君;刘启东;杨振生【作者单位】河北工业大学化工学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130;天津市普莱特科技发展有限公司,天津300384;河北工业大学化工学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TQ028.81 引言疏水性微孔膜主要应用于膜蒸馏、膜吸收、膜气提等气液膜接触器中，近年来，随着气液膜接触器应用研究的发展，高疏水性微孔膜的研制逐渐引起人们的关注［1－4］。
作者研究小组提出采用粗糙基底辅助相转化法制备高度疏水PVDF膜［5］，通过选择恰当的制膜基底和适宜的非溶剂添加量，可以制得水接触角达140°的高度疏水PVDF膜［6，7］。
为使气液膜接触器具有较高的传质通量，所使用的膜不仅要有高疏水性，还应具备多孔性和适当的孔径［8］。
通常的浸入凝胶相转化法制得的PVDF膜具有光滑而致密的表面皮层，因而透过性能较差，而加入致孔剂的做法又往往与提高膜表面疏水性的初衷相悖［4］。
事实上，在相转化法制膜过程中，由于溶剂的挥发性，初生液态膜的组成和状态在浸入凝固浴前会有些许变化，而湿空气均具有一定的水气分压，故液态膜在浸入凝固浴前存在空气中水分与溶剂之间的质量传递，该传质交换速率对膜的相转化速率及膜结构有较大影响。
膜结构质量标准
膜结构质量标准主要包括以下方面：
1. 材料质量：膜材料应符合国家相关标准，具有防水性、防火性、耐候性等基本性能。
同时，钢材应满足相关标准，检查其表面是否有腐蚀、瘤子等异常情况，以及其尺寸和几何形状是否符合要求。
连接件应具有足够的刚度、强度和耐久性，不先于所连接的膜材、拉索或钢构件破坏，并应传力可靠，减少连接处应力集中。
2. 安装工艺：安装前应检查基础和钢架的几何尺寸和位置是否符合要求，基础是否存在裂缝、变形等缺陷。
膜材料必须按照施工方案正确安装，检查其平整度和张力，表面不应出现人造划痕、损伤等缺陷。
膜材料与钢梁连接部位的焊接、螺栓连接等情况应牢固、紧密。
3. 水密性：膜结构工程的水密性测试应采用二次试验的方法进行，首先对整个膜结构进行全面性喷水试验，然后对可能渗水的部位依次进行专项性的试验，如与钢梁接头处、膜材料自组成交接处、配件等部位。
水密性试验结束后需按照相关要求进行检查与整改，确保膜结构的水密性符合国家标准。
4. 抗风性：在风洞环境下进行试风，根据实验结果结合实际情况进行工程的设计和施工，确保膜结构能够承受特定风速下的风荷载。
根据实际情况制定风力等级，并按照该等级进行对膜结构
的抗风性试验，试验过程中需要同时考虑膜结构本身和其基础固定系统的抗风能力，同时的试验时间需长达30分钟或更长。
5. 外观质量：膜结构的外观应平整、光滑，无明显的皱纹、折痕、污渍等缺陷。
连接处应美观、合理，符合设计要求。
总的来说，膜结构质量标准涵盖了材料、安装工艺、水密性、抗风性和外观质量等方面，确保膜结构的安全性、稳定性和美观性。
膜结构性能测定与表征
1. 主要膜分离类型
（1）以压力作为推动力的膜分离过程：微滤超滤纳滤反渗透
（2）以电位差为推动力的膜分离过程：电渗析
韩冰，抗污染有谁分离聚偏氟乙烯复合膜的研究．［M］硕士学位论文，天津工业大学．2007.12.
2.1膜的结构性能表征
2.1.1接触角测定
将膜洗净阴干后，在60ºC烘箱内恒温干燥5h测定去离子水在膜表面的接触角，将待测膜干燥后平铺在接触角测量仪（JGW-360A）的载物平台上，采用液滴法测试膜的接触角，分别测5个样品取平均值
2.1.2傅立叶红外光谱(FT-IR)
将膜在50抽真空干燥4h后，进行FTIR ATR分析
2.1.3扫描电子显微镜(SEM)
将样品在液氮中冷冻，折断，然后经真空干燥、喷金，扫描电子显微镜在加速电压下摆设膜的断面形态。
将膜抽真空喷金处理，利用SEM对表面照片进行分析。
观察膜表面是否平整光滑，观察膜孔
2.1.4热重(TG)分析
分析条件为:升温范围50－800℃，升温速率为10℃/min，氮气保护。
通过TG变化曲线，观测热分解温度，考察膜的热稳定性。
一般为350℃以上。
2.1.5 X射线衍射(XRD)分析
观测衍射峰与膜材料中添加物的特征峰的峰值，分析膜亲/疏水性的变化
2.1.6光电子能谱(XPS)分析
（南开大学分析中心检测）
2.1.7孔径分布与比表面积(BET)分析
膜孔径/孔隙度分析仪
送天津大学材料测试中心进行BET吸附测试。
压汞仪
2.1.8拉伸强度与断裂伸长率检测
电子万能材料拉伸仪
2.1.9流动电流，流动电阻和流动电位
膜面流动电位测试仪–固体表面Zeta电位仪
2.2 膜的分离性能及抗污染测试
2.2.1纯水通量测定
将膜用去离子水洗净后，安装在超滤膜评价仪上，在室温、0.2 MPa压力下预压10 min，然后收集一定时间内透过液的体积，计算膜的水通量：
2.2.2截留率测定
用一定浓度的牛血清蛋白溶液(BSA，M n=67000)，测定过滤液前后该物质的浓度，计算截留率，溶液浓度用TOC - 5000A总有机碳分析仪测定，按式计算截留率R．
2.2.3 COD截留率测定
以500mg/L乳化油溶液为原料液，室温20℃，操作压力0.4MPa条件下连续过滤2h。
应用COD，快速测试仪分别测试原料液和透过液的COD。
截留率计算方法：
其中C0为进料液COD，C p为透过液COD。
2.2.4牛血清蛋白（BSA）吸附实验
分别量取10mL浓度为200mg/L，400m g/L，800m g/L，1000m g/L，pH=7.3的BSA磷酸盐缓冲溶液，将一定面积(4cmx5cm)的膜置于BSA磷酸盐缓冲溶液中，在25℃，以150r/min 恒温振荡24h后取出。
用可见紫外分光光度仪(Uv一Vis)测定278nm处膜吸附前后溶液的吸光度，根据已知的标准曲线计算膜表面吸附的BSA蛋白质的量。
2.2.5抑菌率实验
具体实验步骤参照卫生部《消毒技术规范》，取1mL活化的大肠杆菌菌液，用磷酸盆缓冲溶液(PBS)稀释到lx103cfu/mL。
分别取1mL涂布于经过紫外杀菌1h膜待染区域，均匀涂满，并用空白玻璃板在相同的条件下做对照实验，然后将其放在室内非直射阳光下，2h后分别用1mL PBS溶液充分擦洗染菌区域表面，并分别收集洗液，再将洗液涂布于培养平皿中，用15mL凉至40-45℃的牛肉膏蛋白胨培养基倒入平皿，转动平皿，使其充分均匀，凉至琼脂凝固翻转平板，然后将其置于生化培养箱中在37℃培养24h，进行菌落计数。
本实验在相同的条件下重复3次。
最后根据国标GB/T15979-1995(附录B－产品抑菌和杀菌性能与稳定性测试方法)计算抑菌率，
计算公式如下:
抑菌率C＝［(A-B)/A］x100%
式中A为空白样品平均回收菌落数(个);
B为试验样品平均回收菌落数(个)。
2.3膜清洗实验及通量恢复率检测
2.3.1纯水清洗
在室温20ºC、操作压力0.4MPa条件下，首先用纯水过滤1h，然后过滤质量浓度500mg/L 乳化油料液1h，分别用纯水以及0.1mol/L的NaoH、HCl溶液动态循环清洗40min后，再次乳化油料液过滤1h。
每隔10min取样一次，
检测随时间变化膜通量的改变，用以定性膜的抗污染程度
2.3.2通量恢复率
通量恢复率按下式计算:
通量恢复率(%)=(J/J0)x100%
式中J为清洗前稳定通量，J0为清洗后初始通量。
