德國POROMETER / 2024年11月份電子報-如何使用 POROLUX BP 測定泡點

為什麼要進行泡點測試？

最大孔徑，通常稱為泡點 (Bubble Point, BP)，是多孔材料最關鍵的性能之一。它決定濾材的阻隔性能並影響滲透物質穿過濾材的通量。起泡點 (或稱泡點或該樣品的最大孔徑)測試用於確認孔徑等級，這是濾材的關鍵選擇標準。這在水過濾應用以及製藥和醫療行業中尤其重要，因為它表明可以有效過濾的顆粒粒徑程度。

什麼是泡點測試？

泡點測試是一種用於樣品確定克服潤濕液體與完全潤濕的濾材中的孔之間的表面張力所需的最低壓力的測試。此壓力稱為起泡點，並使用Young-Laplace方程式轉換為孔徑：

P=4*γ*cos θ/D

其中 (P) 是將液體從孔中排出所需的壓力，(γ) 液體的表面張力，(θ) 接觸角，(D) 孔徑。當樣品完全潤濕時，我們假設接觸角為 0。

目視泡點分析法-傳統分析方法

ASTM F-316-03 標準定義了檢測到第一個連續氣泡時的壓力值下的泡點。目視起泡點測試如下進行：首先，將多孔樣品浸入裝有潤濕液的容器（儲液器）中。然後，將其放入樣品槽中，樣品頂部有浸沒樣品的測試液體（見圖 2）。

圖 2 – 目視泡點測試儀的方案

假設所選液體完全且自發地潤濕測試材料的孔隙。隨後，氣體壓力緩慢增加（最好以受控的、確定的速率），直到在濾材樣品上的液體中看到「穩定的氣泡流」。第一個氣泡「穩定流」出現時的壓力稱為泡點壓力。 ASTM F-316-03中所述的「泡點」方法是基於目視測定，除受到操作者的主觀性和精確度的影響外，對於肉眼無法看到微小氣泡，錯失得到正確泡點的時機點，故普遍會得到較小孔徑的泡點。

自動泡點測試儀

泡點測試儀和CFP孔徑分析儀使用非常靈敏的電子化零件分析進行泡點測試的自動化版本壓力和流量偵測器以及專用流量控制器。在測量過程中，儀器建立並控制氣體壓力並同時記錄通過樣品的氣體流量。事實證明，這是一種更準確的測量方法。

POROLUX BP介紹

POROLUX BP 是一款自動化起泡點分析儀，旨在以全自動方式確定濾材和分離介質中的最大孔徑。將潤濕的樣品放入樣品槽或將潤濕的過濾器連接到儀器後，即可開始測量。該儀器能夠在壓力高達 5 bar (75 PSI) 的情況下檢測小至 0.13 μm 的孔徑。 POROLUX BP 可提供快速、準確的結果：
○ BP dPL，這是作為與操作者定義的壓力增加的線性度的偏差而測量的泡點
○ BP x-ml，即在使用者定義的流速下測量的泡點

BP x-ml，以使用者定義的流速測量的泡點

在這個方法中，透過使用達到特定最小流量所需的壓力來測量BP。由於 ASTM F-316-03 規範沒有給出通過樣品所需的最小流量的唯一定義，因此使用者可以為 BP 計算選擇特定的最佳流量。使用者可以選擇 5 - 150 ml/min 範圍內的流速或「第一可測量流量」。人們應該知道，根據所選的標準，所獲得的 BP 可能會有所不同。選擇較高的流速會導致測得的血壓值較低（表 1）。

圖 4 - 25 mm 樣品架的橫斷面

表 1 - 不同流速下泡點的測量結果。樣品：親水性聚碳酸酯微孔蝕刻膜，IT4IP（比利時）製造

BP dPL，泡點，測量為與使用者定義的壓力增加的線性度的偏差

在這種方法中，儀器透過以下方式「Measured」最大的孔隙： 向樣品室施加恆定流量。在最大孔徑打開之前，壓力線性增加。在氣流通過最大孔徑穿過樣品的精確時刻，壓力增量下降（見圖 6）。使用者可以定義標準來選擇泡點檢測的靈敏度。在測量之前，操作者需要設定以下標準：

○ 對樣品施加恆定的氣體流速（5 - 150 ml/min）

○ 線性壓力增加的斜率偏差（10 - 95%） 表 2 列出了微孔蝕刻膜的 BP dPL 結果。使用以下標準：流向樣品的氣流為 30 ml/min，壓力增加速度要求偏差為 30%。很明顯，BP dPL 方法可產生高度可重複的測量結果，且相應的流速散射訊號也較低

○BP dPL 通常非常準確。然而，在高壓下，湍流和/或輕微洩漏可能會錯誤地產生 BP dPL。在這種情況下，我們建議使用 BP x-ml。

表 2 – 微孔蝕刻膜的 BP dPL 孔徑結果 樣品：親水性聚碳酸酯微孔蝕刻膜，由 IT4IP 比利時製造）

使用 POROLUX™ BP 自動泡點偵測的優點

該儀器透過使用數位壓力和流量感測器以自動方式確定泡點。這樣， 消除了人為錯誤或操作員主觀意見的可能性。這有助於在一致性和可靠性方面標準化濾材測試。

快速準確的結果 POROLUX BP 可在 0 bar (0 psi) 至 5 bar (75 psi) 的壓力範圍內提供快速、準確的泡點結果，並可偵測約 100 MPa 的孔徑。 300 μm 降至 0.13 μm。

高度可重複的測量 由於其簡化的操作，POROLUX BP 為 BP dPL 和 BP x-ml 提供了高度可重複的結果。這使得 POROLUX BP 成為許多生產濾材的公司進行品質控制和/或研發的明確選擇。

資料來源：POROMETER

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