Evapoporometría

La evapoorometría es un método utilizado para determinar el tamaño de poro en membranas sintéticas . Basada en la ecuación de Kelvin , esta técnica es la más precisa para la detección de diámetros de poro entre 4  nm y 150  nm. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

La evapoorometría utiliza formas modificadas de la ecuación de Kelvin para relacionar la evaporación de un líquido humectante (generalmente 2-propanol ) de una membrana con el diámetro promedio de los poros de dicha membrana. ^{[ 1 ]} La ecuación principal utilizada en esta técnica es:

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

Dónde${\displaystyle d}$es el diámetro del poro,${\displaystyle y}$es la tensión superficial ,${\displaystyle V_{\text{A}}}$es el volumen molar del vapor ,${\displaystyle R}$es la constante de los gases ,${\displaystyle T}$es la temperatura absoluta ,${\displaystyle W_{A}}$es la tasa de evaporación instantánea en${\displaystyle mol/s}$, y${\displaystyle W_{A}^{\circ }}$es la tasa de evaporación promedio de la capa líquida independiente en${\displaystyle mol/s}$. ^{[ 1 ] [ 4 ]}

La evapotranspiración tiene la importante ventaja de requerir únicamente una balanza de laboratorio , 2-propanol (u otro fluido humectante) y una celda para contener la muestra y el 2-propanol. ^{[ 1 ] [ 3 ]} La muestra se sumerge durante un tiempo en 2-propanol antes de la medición para asegurar la saturación de los poros, y luego se coloca en la celda de una balanza analítica y se sumerge de nuevo en 2-propanol, tras lo cual la balanza analítica mide el cambio de masa debido a la evaporación de la capa líquida libre y el posterior drenaje del líquido de los poros. Las tasas de evaporación instantáneas se calculan a partir de los datos de masa y se introducen en la ecuación anterior para obtener una distribución del tamaño de poro para la muestra.${\displaystyle W_{A}^{\circ }}$puede utilizarse para determinar cuantitativamente el valor de${\displaystyle W_{A}}$en el que comienza el drenaje de los poros, que es igual a${\displaystyle W_{A}^{\circ }-3\sigma }$, dónde${\displaystyle \sigma }$es la desviación estándar de${\displaystyle W_{A}^{\circ }}$Este análisis es posible gracias al principio de que la evaporación de los poros pequeños solo ocurrirá después de que el 2-propanol en los poros más grandes se haya evaporado por completo. ^{[ 1 ]}

Es importante señalar que existe una capa a nanoescala de fluido humectante tanto en la membrana como en el material de la celda de prueba, conocida como "capa t", cuya masa debe excluirse de la medición para aumentar la precisión; de lo contrario, estos puntos podrían atribuirse incorrectamente a poros subnanométricos. Akhondi et al. describen métodos para la corrección de las capas t de la celda de prueba y la membrana, así como una corrección para la hinchazón de las membranas durante el experimento. ^{[ 4 ]} La corrección para la capa t de la propia celda de prueba puede realizarse realizando el procedimiento de evapotranspiración como se describió anteriormente con una celda de prueba vacía, integrando desde el punto de inicio del drenaje de poros hasta el punto en el que${\displaystyle d}$= 4  nm para obtener la masa de la capa t. Esta masa más la masa de la capa t de la membrana constituirá el punto final del cálculo del diámetro del poro para la medición principal de evapotranspiración.

• Membrana sintética
• Porosimetría
• Membrana de fibra hueca

• Evapore, una herramienta de código abierto en Python para el análisis de datos de evapotranspiración.