CN102500240B - 电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统及其测试方法，属于液体分离膜水处理技术领域。它解决了在大型海水淡化系统中调试电磁场的参数以及选择合适的反渗透膜，会增加成本及延长试验时间的问题。测试系统包括恒温循环水箱、测试池、高压泵、第一压力表、第二压力表、第一阀门、第二阀门、第一流量计、第二流量计、第三流量计、第四流量计、第一电导率仪、第二电导率仪和电磁场发生装置；测试方法基于测试装置，根据各计量元件的计量值计算非电磁场环境和电磁场环境下的渗透液回路的渗透液通量以及脱盐率，获得电磁场对反渗透膜分离性能的影响。本发明适用于测试电磁场对反渗透膜分离性能的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统及其测试方法，属于液体分离膜水处理技术领域。
背景技术
目前，海水淡化方法应用较多的有多级闪蒸(MSF)、反渗透法(RO)、多效蒸馏(ME)、压汽蒸馏(VC)以及电渗析法(ED)五种，其中反渗透法以其设备简单、投资低、能耗省、建造周期短、易于维护和设备模块化的优点迅速占领市场，已逐步取代蒸馏法成为应用最广泛的海水淡化方法。
反渗透法使用的反渗透膜常常会由于结垢和腐蚀而被污染或劣化，由此增加了反渗透膜的更换和维护费用，因此急需对反渗透技术进行改进。在水处理方面，电磁场已经成功用于减少水垢、抑制水垢形成、降低腐蚀速率、抑制细菌生长、增加溶氧量等方面。考虑到电磁场在水处理方面的优势，进一步将其发展应用到了均匀电场、脉冲电场、交变电场、不规则变化电场以及磁场，及电磁混合场等多种外场(以下统称电磁场)的海水淡化技术中，电磁场在反渗透膜分离海水淡化技术中，在降低膜污染，抑制浓差极化等方面表现出显著的优势，达到了提高淡化效率，降低成本的目的。
将电磁场应用到海水淡化系统中，必然会涉及到优化电磁场类型、大小、方向等参数以及选择合适类型的膜。如果这些调试过程在整个大型海水淡化系统中进行，需要耗费大量的人力物力以及较长的试验时间。为了降低成本和缩短试验时间，有必要发展一种测试电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统以及测试方法。
发明内容
本发明为了解决在大型海水淡化系统中调试电磁场的参数以及选择合适的反渗透膜，会增加成本及延长试验时间的问题，提供一种电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统及其测试方法。
本发明所述电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统，它包括恒温循环水箱和测试池，它还包括高压泵、第一压力表、第二压力表、第一阀门、第二阀门、第一流量计、第二流量计、第三流量计、第四流量计、第一电导率仪、第二电导率仪和电磁场发生装置，
恒温循环水箱的原水出口与恒温循环水箱的浓缩液回口之间依次串联高压泵、第一压力表、测试池、第二压力表、第二阀门和第四流量计，测试池的浓缩液出口至恒温循环水箱的浓缩液回口之间形成浓缩液回路，
测试池由第一测试池、第二测试池、第三测试池和第四测试池组成，
第一测试池和第二测试池串联连接作为第一组测试池，第三测试池和第四测试池串联连接作为第二组测试池，该两组测试池并联连接后，该两组测试池的共同原水入口为测试池的原水入口，该两组测试池的共同浓缩液出口为测试池的浓缩液出口，
测试池的原水入口与第一压力表之间的管路上串联有第一阀门，该第一阀门为溢流阀，所述第一阀门的溢流端与恒温循环水箱的溢流回口之间串联第一流量计，并且第一阀门的溢流端与恒温循环水箱的溢流回口之间形成溢流回路，
第一测试池的渗透液出口与第二测试池的渗透液出口连接在一起作为第一组测试池的渗透液出口，该第一组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱的第一渗透液回口之间依次串联第二流量计和第一电导率仪，第一组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱的第一渗透液回口之间形成第一渗透液回路，
第三测试池的渗透液出口与第四测试池的渗透液出口连接在一起作为第二组测试池的渗透液出口，该第二组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱的第二渗透液回口之间串联第三流量计和第二电导率仪，第二组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱的第二渗透液回口之间形成第二渗透液回路，
电磁场发生装置设置于测试池处，使第一测试池、第二测试池、第三测试池和第四测试池处于该电磁场发生装置所产生的电磁场中。
所述第一测试池、第二测试池、第三测试池和第四测试池的结构均相同，
每个测试池包括上盖和底座，反渗透膜片位于测试池的上盖和底座之间，底座的上表面中心设置有液体槽、液体槽的中心对应于反渗透膜片的中心，反渗透膜片与上盖之间设置多孔支撑板，所述多孔支撑板覆盖在液体槽上，上盖中心设置的纵向通槽与反渗透膜片的中心对应，该纵向通槽作为渗透液出口，反渗透膜片与底座之间设置有O型密封圈，所述O型密封圈与多孔支撑板的中心相对应，上盖和底座通过螺栓压紧固定，每个测试池的原水入口与液体槽连通，每个测试池的浓缩液出口与液体槽连通。
所述第一测试池、第二测试池、第三测试池和第四测试池均采用氧化镁陶瓷制成。
所述第一测试池、第二测试池、第三测试池、第四测试池和电磁场发生装置共同采用白铁皮包覆，并且所述白铁皮接地。
所述第二阀门为针阀。
一种基于上述电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统的测试方法，它包括以下步骤：
步骤一：在恒温循环水箱内注入原水，调节原水至设定温度及设定PH值后，测量原水的电导率，同时关闭第一阀门，打开第二阀门；
步骤二：启动高压泵，使恒温循环水箱内的原水在溢流回路中流动，打开第一阀门，使原水进入浓缩液回路中，观察第四流量计，直到达到预设的流量值，执行步骤三；
步骤三：调节第二阀门，使第二压力表的压力值上升，直至达到预设置的压力值，此时，第一渗透液回路和第二渗透液回路中均有渗透液流出；
步骤四：待系统状态稳定后，读取第二流量计、第三流量计、第一电导率仪和第二电导率仪稳定后的计量值，根据该计量值、反渗透膜片的有效面积以及测量获得的原水的电导率，计算两个渗透液回路的渗透液通量以及脱盐率；
步骤五：启动电磁场发生装置，调整电磁场的类型、大小又及方向，待系统状态再次稳定后，读取第二流量计、第三流量计、第一电导率仪和第二电导率仪稳定后的计量值，根据该计量值计算两个渗透液回路的渗透液通量以及脱盐率；
步骤六：将步骤四中获得的渗透液通量和脱盐率与步骤五中获得的渗透液通量和脱盐率进行比较，获得电磁场对反渗透膜分离性能的影响。
本发明的优点是：本发明测试系统结构简单，可在实验室内组装并完成测试，仅需少量的膜片以及较少的原水量，即可实现电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试，方便、快捷、经济，能够为大型海水淡化系统提供可靠的前期数据，包括优化的电磁场类型、大小、方向等参数以及合适类型的反渗透膜。
本发明方法在测试反渗透膜片的分离性能的同时，能够测试电磁场对反渗透膜片分离性能的影响，与普通的测试系统及测试方法比较，用途更广泛。
本发明测试池材料采用氧化镁陶瓷，与普通测试池材料采用不锈钢相比，耐压强更高、耐酸碱性、耐腐蚀性更好，而且不削弱各种电磁场。这使得只要将电磁场发生装置放置到测试池处，测试系统就能够同时对反渗透膜片和原水进行电磁处理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为测试池的结构示意图；
图3为图2的A-A视图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统，它包括恒温循环水箱1和测试池，它还包括高压泵3、第一压力表4-1、第二压力表4-2、第一阀门5-1、第二阀门5-2、第一流量计6-1、第二流量计6-2、第三流量计6-3、第四流量计6-4、第一电导率仪7-1、第二电导率仪7-2和电磁场发生装置8，
恒温循环水箱1的原水出口与恒温循环水箱1的浓缩液回口之间依次串联高压泵3、第一压力表4-1、测试池、第二压力表4-2、第二阀门5-2和第四流量计6-4，测试池的浓缩液出口至恒温循环水箱1的浓缩液回口之间形成浓缩液回路，
测试池由第一测试池2-1、第二测试池2-2、第三测试池2-3和第四测试池2-4组成，
第一测试池2-1和第二测试池2-2串联连接作为第一组测试池，第三测试池2-3和第四测试池2-4串联连接作为第二组测试池，该两组测试池并联连接后，该两组测试池的共同原水入口为测试池的原水入口，该两组测试池的共同浓缩液出口为测试池的浓缩液出口，
测试池的原水入口与第一压力表4-1之间的管路上串联有第一阀门5-1，该第一阀门5-1为溢流阀，所述第一阀门5-1的溢流端与恒温循环水箱1的溢流回口之间串联第一流量计6-1，并且第一阀门5-1的溢流端与恒温循环水箱1的溢流回口之间形成溢流回路，
第一测试池2-1的渗透液出口与第二测试池2-2的渗透液出口连接在一起作为第一组测试池的渗透液出口，该第一组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱1的第一渗透液回口之间依次串联第二流量计6-2和第一电导率仪7-1，第一组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱1的第一渗透液回口之间形成第一渗透液回路，
第三测试池2-3的渗透液出口与第四测试池2-4的渗透液出口连接在一起作为第二组测试池的渗透液出口，该第二组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱1的第二渗透液回口之间串联第三流量计6-3和第二电导率仪7-2，第二组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱1的第二渗透液回口之间形成第二渗透液回路，
电磁场发生装置8设置于测试池处，使第一测试池2-1、第二测试池2-2、第三测试池2-3和第四测试池2-4处于该电磁场发生装置8所产生的电磁场中。
本实施方式中，第一阀门5-1的溢流端至恒温循环水箱1的溢流回口形成溢流回路，该回路中流出的是原水；第一渗透液回路和第二渗透液回路流出的是透过液；浓缩液回路中流出的是浓缩液。
电磁场发生装置8根据需要可放置在恒温循环水箱1或测试池处，根据测试需要，调整电磁场发生装置8，使测试池处于电磁场中。
第一流量计6-1和第四流量计6-4需要具有较大的量程，可为0～30L/min；第二流量计6-2和第三流量计6-3可为较小的量程，可为0～60mL/min，以使计量结果精度较高。
测试池的尺寸根据电磁场发生装置8产生的电磁场区域确定。
本实施方式中的所有连通管路可又选用高压胶管，与普遍的不锈钢管相比，高压胶管的结合性以及整个管路的柔性和耐脉冲性增强。
在本实施方式中，恒温循环水箱1的容量可选择为36L，能够调控原水温度在(5～85±0.5)℃；所配备高压泵3最大流量选择为30L/min，最大压力70bar；两个压力表的量程为0～10MPa；两个阀门的材料可选择316不锈钢。
具体实施方式二：下面结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述第一测试池2-1、第二测试池2-2、第三测试池2-3和第四测试池2-4的结构均相同，
每个测试池包括上盖和底座，反渗透膜片9位于测试池的上盖和底座之间，底座的上表面中心设置有液体槽2-11、液体槽2-11的中心对应于反渗透膜片9的中心，反渗透膜片9与上盖之间设置多孔支撑板2-12，所述多孔支撑板2-12覆盖在液体槽2-11上，上盖中心设置的纵向通槽与反渗透膜片9的中心对应，该纵向通槽作为渗透液出口，反渗透膜片9与底座之间设置有O型密封圈，所述O型密封圈与多孔支撑板2-12的中心相对应，上盖和底座通过螺栓压紧固定，每个测试池的原水入口与液体槽2-11连通，每个测试池的浓缩液出口与液体槽2-11连通。
将反渗透膜片9放置到测试池的上部分和下部分之间，用O型密封圈密封，并且螺栓压紧其上部分和下部分。所述O型密封圈用来对反渗透膜片9进行密封，还可设置其它O型密封圈在反渗透膜片9的外环区域，为达到对液体更好的密封效果。
具体实施方式三：本实施方式为对实施方式一或二的进一步说明，所述第一测试池2-1、第二测试池2-2、第三测试池2-3和第四测试池2-4均采用氧化镁陶瓷制成。
采用氧化镁陶瓷制备测试池，为了更好的耐高压、耐腐蚀以及不削弱各种电磁场。
具体实施方式四：本实施方式为对实施方式一、二或三的进一步说明，所述第一测试池2-1、第二测试池2-2、第三测试池2-3、第四测试池2-4和电磁场发生装置8共同采用白铁皮包覆，并且所述白铁皮接地。
本实施方式中采用白铁皮包覆电磁场发生装置8及测试池，是为了屏蔽电磁场以防止对外界产生影响。
具体实施方式五：本实施方式为对实施方式一、二、三或四的进一步说明，所述第二阀门5-2为针阀。
所述第一阀门5-1用来调节原水在溢流回路中的比例；第二阀门5-2是用来调节压力的。
具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式为基于实施方式一至五中任一个所述电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统的测试方法，它包括以下步骤：
步骤一：在恒温循环水箱1内注入原水，调节原水至设定温度及设定PH值后，测量原水的电导率，同时关闭第一阀门5-1，打开第二阀门5-2；
步骤二：启动高压泵3，使恒温循环水箱1内的原水在溢流回路中流动，打开第一阀门5-1，使原水进入浓缩液回路中，观察第四流量计6-4，直到达到预设的流量值，执行步骤三；
步骤三：调节第二阀门5-2，使第二压力表4-2的压力值上升，直至达到预设置的压力值，此时，第一渗透液回路和第二渗透液回路中均有渗透液流出；
步骤四：待系统状态稳定后，读取第二流量计6-2、第三流量计6-3、第一电导率仪7-1和第二电导率仪7-2稳定后的计量值，根据该计量值、反渗透膜片9的有效面积以及测量获得的原水的电导率，计算两个渗透液回路的渗透液通量以及脱盐率；
步骤五：启动电磁场发生装置8，调整电磁场的类型、大小又及方向，待系统状态再次稳定后，读取第二流量计6-2、第三流量计6-3、第一电导率仪7-1和第二电导率仪7-2稳定后的计量值，根据该计量值计算两个渗透液回路的渗透液通量以及脱盐率；
步骤六：将步骤四中获得的渗透液通量和脱盐率与步骤五中获得的渗透液通量和脱盐率进行比较，获得电磁场对反渗透膜分离性能的影响。
原水的设定温度与设定PH值根据实际需要进行设定。
本实施方式所述测试方法可在一定的压力和原水流速等条件下，调整不同的电磁场类型、大小及方向，对不同的电磁场情况以及调换不同反渗透膜片9，测试并计算获得渗透液通量及脱盐率，由此获得电磁场对反渗透膜分离性能的影响，选择透液回路中透过液流量较大和脱盐率较高的反渗透膜。
恒温循环水箱1内注入的原水，根据需要调节温度及PH值。步骤二中，第一阀门5-1需缓慢打开；步骤三中，第二阀门5-2也需缓慢调节。
Claims (6)
1.一种电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统，它包括恒温循环水箱(1)和测试池，其特征在于：它还包括高压泵(3)、第一压力表(4-1)、第二压力表(4-2)、第一阀门(5-1)、第二阀门(5-2)、第一流量计(6-1)、第二流量计(6-2)、第三流量计(6-3)、第四流量计(6-4)、第一电导率仪(7-1)、第二电导率仪(7-2)和电磁场发生装置(8)，
恒温循环水箱(1)的原水出口与恒温循环水箱(1)的浓缩液回口之间依次串联高压泵(3)、第一压力表(4-1)、测试池、第二压力表(4-2)、第二阀门(5-2)和第四流量计(6-4)，测试池的浓缩液出口至恒温循环水箱(1)的浓缩液回口之间形成浓缩液回路，
测试池由第一测试池(2-1)、第二测试池(2-2)、第三测试池(2-3)和第四测试池(2-4)组成，
第一测试池(2-1)和第二测试池(2-2)串联连接作为第一组测试池，第三测试池(2-3)和第四测试池(2-4)串联连接作为第二组测试池，该两组测试池并联连接后，该两组测试池的共同原水入口为测试池的原水入口，该两组测试池的共同浓缩液出口为测试池的浓缩液出口，
测试池的原水入口与第一压力表(4-1)之间的管路上串联有第一阀门(5-1)，该第一阀门(5-1)为溢流阀，所述第一阀门(5-1)的溢流端与恒温循环水箱(1)的溢流回口之间串联第一流量计(6-1)，并且第一阀门(5-1)的溢流端与恒温循环水箱(1)的溢流回口之间形成溢流回路，
第一测试池(2-1)的渗透液出口与第二测试池(2-2)的渗透液出口连接在一起作为第一组测试池的渗透液出口，该第一组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱(1)的第一渗透液回口之间依次串联第二流量计(6-2)和第一电导率仪(7-1)，第一组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱(1)的第一渗透液回口之间形成第一渗透液回路，
第三测试池(2-3)的渗透液出口与第四测试池(2-4)的渗透液出口连接在一起作为第二组测试池的渗透液出口，该第二组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱(1)的第二渗透液回口之间串联第三流量计(6-3)和第二电导率仪(7-2)，第二组测试池的渗透液出口与恒温循环水箱(1)的第二渗透液回口之间形成第二渗透液回路，
电磁场发生装置(8)设置于测试池处，使第一测试池(2-1)、第二测试池(2-2)、第三测试池(2-3)和第四测试池(2-4)处于该电磁场发生装置(8)所产生的电磁场中。
2.根据权利要求1所述的电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统，其特征在于：所述第一测试池(2-1)、第二测试池(2-2)、第三测试池(2-3)和第四测试池(2-4)的结构均相同，
每个测试池包括上盖和底座，反渗透膜片(9)位于测试池的上盖和底座之间，底座的上表面中心设置有液体槽(2-11)、液体槽(2-11)的中心对应于反渗透膜片(9)的中心，反渗透膜片(9)与上盖之间设置多孔支撑板(2-12)，所述多孔支撑板(2-12)覆盖在液体槽(2-11)上，上盖中心设置的纵向通槽与反渗透膜片(9)的中心对应，该纵向通槽作为渗透液出口，反渗透膜片(9)与底座之间设置有O型密封圈，所述O型密封圈与多孔支撑板(2-12)的中心相对应，上盖和底座通过螺栓压紧固定，每个测试池的原水入口与液体槽(2-11)连通，每个测试池的浓缩液出口与液体槽(2-11)连通。
3.根据权利要求2所述的电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统，其特征在于：所述第一测试池(2-1)、第二测试池(2-2)、第三测试池(2-3)和第四测试池(2-4)均采用氧化镁陶瓷制成。
4.根据权利要求1、2或3所述的电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统，其特征在于：所述第一测试池(2-1)、第二测试池(2-2)、第三测试池(2-3)、第四测试池(2-4)和电磁场发生装置(8)共同采用白铁皮包覆，并且所述白铁皮接地。
5.根据权利要求4所述的电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统，其特征在于：所述第二阀门(5-2)为针阀。
6.一种基于权利要求1所述电磁场对反渗透膜分离性能影响的测试系统的测试方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：在恒温循环水箱(1)内注入原水，调节原水至设定温度及设定pH值后，测量原水的电导率，同时关闭第一阀门(5-1)，打开第二阀门(5-2)；
步骤二：启动高压泵(3)，使恒温循环水箱(1)内的原水在溢流回路中流动，打开第一阀门(5-1)，使原水进入浓缩液回路中，观察第四流量计(6-4)，直到达到预设的流量值，执行步骤三；
步骤三：调节第二阀门(5-2)，使第二压力表(4-2)的压力值上升，直至达到预设置的压力值，此时，第一渗透液回路和第二渗透液回路中均有渗透液流出；
步骤四：待系统状态稳定后，读取第二流量计(6-2)、第三流量计(6-3)、第一电导率仪(7-1)和第二电导率仪(7-2)稳定后的计量值，根据该计量值、反渗透膜片(9)的有效面积以及测量获得的原水的电导率，计算两个渗透液回路的渗透液通量以及脱盐率；
步骤五：启动电磁场发生装置(8)，调整电磁场的类型、大小又及方向，待系统状态再次稳定后，读取第二流量计(6-2)、第三流量计(6-3)、第一电导率仪(7-1)和第二电导率仪(7-2)稳定后的计量值，根据该计量值计算两个渗透液回路的渗透液通量以及脱盐率；
步骤六：将步骤四中获得的渗透液通量和脱盐率与步骤五中获得的渗透液通量和脱盐率进行比较，获得电磁场对反渗透膜分离性能的影响。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130925 Termination date: 20201123 |
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