CN103611423A - 一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置，包括：储水器、补水器和固定架，用于封装原液和膜丝的封装管；分别密封连接于封装管的两端的膜丝紧固端盖，膜丝的两端分别穿过两个膜丝紧固端盖的通丝孔且通入储水器中；与一个膜丝紧固端盖的水口连接的计量泵，计量泵与补水器连通；与另一个膜丝紧固端盖的水口连接的出水阀门，出水阀门与补水器连通；与计量泵电连接的计量泵控制面板。本发明提供的测试装置，使用封装管封装原液和膜丝，通过计量泵控制面板、计量泵和出水阀门的协作，将封装管中的原液的压力控制在稳定的范围内。本测试装置的压力控制系统简单，通过液体流量控制封装管中的压力，保证了测试装置的压力的连续稳定性。

Description

一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置

技术领域

本发明涉及滤膜性能测试技术领域，特别涉及一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置。

背景技术

中空纤维膜广泛应用在污水处理、苦咸水淡化前处理、海水淡化前处理、中水回用、超纯水制备等领域。中空纤维膜属于压力驱动型微孔滤膜，工作原理为膜孔对不同大小的物质通过筛分而实现分离。衡量中空纤维膜的性能的主要参数为水通量和截留率，对中空纤维膜的性能检测通常是以单根膜丝和膜组件的形式进行的。针对单根膜丝的测试方法为，将单根膜丝置于一个密封腔体中，向密封腔体中通入原液，施加一定的压力，观察通过膜丝渗透出来的新液来确定膜丝的水通量；如果原液中含有特定分子量大小的溶质，则可以检测膜丝的截留率。

现有技术中的一种中空纤维膜丝水通量和泡压测试装置采用压缩空气为原液提供压力源，由于压缩空气源的连接需要多个压力控制元件才能保证安全和压力的稳定，并且，随着原液从膜丝中不断渗出，腔体内压力相应减小，影响测试装置的连续稳定性。

另外，该装置中的用于密封连接膜丝和腔体的穿丝珠的穿丝孔的孔径只能允许一种尺寸的膜丝穿过，对于不同尺寸的膜丝需要更换不同孔径大小的穿丝珠，更换不方便，给测试带来了不便。

此外，现有的测试装置只能对单根膜丝进行性能检测，或只能对膜组件进行性能测试，因此，需要研制不同的设备，增加了测试成本。

综上所述，如何简化测试装置的压力控制系统，提高压力控制的连续稳定性，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置，以简化测试装置的压力控制系统，提高压力控制的连续稳定性。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置，包括用于承接新液的储水器和承接原液的补水器以及用于固定支撑的固定架，还包括：

用于封装原液和膜丝的封装管；

分别密封连接于所述封装管的两端的膜丝紧固端盖，所述膜丝的两端分别穿过两个所述膜丝紧固端盖的通丝孔且通入所述储水器中；

与一个所述膜丝紧固端盖的水口连接的计量泵，所述计量泵与所述补水器连通；

与另一个所述膜丝紧固端盖的水口连接的出水阀门，所述出水阀门与所述补水器连通；

与所述计量泵电连接的计量泵控制面板。

优选地，还包括：

进水压力检测器，设置在所述计量泵和一个所述膜丝紧固端盖之间；

出水压力检测器，设置在所述出水阀门与另一个所述膜丝紧固端盖之间。

优选地，还包括设置在所述计量泵和所述进水压力器之间的进水阀门。

优选地，所述膜丝紧固端盖螺纹密封连接于所述封装管的两端。

优选地，所述膜丝紧固端盖上还连接有锁紧部件，所述锁紧部件开设有用于穿过并锁紧所述膜丝的锁紧孔，所述通丝孔允许穿过的膜丝的直径范围在0.7mm～1.4mm或1.4～2.0mm之间。

优选地，所述锁紧部件的一端为锥形螺纹结构，所述锥形螺纹结构与所述膜丝紧固端盖螺纹连接。

优选地，还包括用于密封在膜组件的两端、进行膜组件性能测试的膜组件端盖；一个所述膜组件端盖与所述进水阀门连接，且进水压力检测器位于该膜组件端盖与所述进水阀门之间；另一个所述膜组件端盖与所述出水阀门连接，且出水压力检测器位于该膜组件端盖和所述出水阀门之间。

优选地，所述膜组件端盖包括灌胶端盖和进水端盖；所述灌胶端盖螺纹连接于所述膜组件的两端，且两个所述灌胶端盖各自对应地与进水阀门和出水阀门连接；所述进水端盖与所述灌胶端盖粘接固定。

优选地，所述封装管的材料为透明的有机玻璃。

优选地，所述补水器为具有刻度的量杯，所述储水器为具有刻度的量筒；所述计量泵为齿轮计量泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的中空纤维膜的水通量和截留率测试装置，使用封装管封装原液和膜丝，封装管的两端密封有膜丝紧固端盖，通过计量泵向封装管中加入原液，并通过计量泵控制面板、计量泵和出水阀门的协作，将封装管中的原液的压力控制在稳定的范围内。可以看出，本测试装置的压力控制系统简单，通过液体流量控制封装管中的压力，不会出现现有技术中因为原液渗出，导致腔体内空气压力降低的现象，保证了测试装置的压力的连续稳定性。

另外，本发明一实施例所描述的锁紧部件与膜丝紧固端盖连接，通过锁紧部件将膜丝锁紧在锁紧孔中的技术方案，可以实现对不同孔径的膜丝的即时测试，而不需要更换膜丝紧固端盖，操作方便。

此外，本发明另一实施例所描述的通过膜组件端盖密封膜组件的两端，对膜组件进行性能测试的技术方案，解决了现有技术无法在同一设备中进行膜丝和膜组件的性能测试的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置的连接结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置进行膜丝性能测试的连通示意图；

图3为本发明实施例提供的一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置进行膜组件性能测试的连通示意图；

图4本发明实施例提供的一种膜丝紧固端盖的结构示意图；

图5为图4中的A向视图；

图6为发明实施例提供的一种锁紧部件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种膜组件端盖的组合结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种膜组件端盖的拆分结构示意图。

上述图1-图8中，固定架1、计量泵控制面板2、计量泵3、进水阀门4、进水压力检测器5、膜组件6、封装管7、膜丝8、膜组件端盖9、灌胶端盖91、导流口911、进水端盖92、出水压力检测器10、膜丝紧固端盖11、水口111、通丝孔112、出水阀门12、储水器13、补水器14、锁紧部件15、锁紧孔151、锥形螺纹结构152。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置，简化了测试装置的压力控制系统，提高了压力控制的连续稳定性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图8，本发明实施例提供了一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置，以下简称测试装置，包括固定架1、用于承接新液的储水器13、用于承接原液的补水器14、封装管7、膜丝紧固端盖11、计量泵3、计量泵控制面板2、出水阀门12；其中，封装管7为长柱形管，封装管7用于封装原液和膜丝8，封装管7的两端分别密封连接有膜丝紧固端盖11，膜丝8的两端分别穿过两个膜丝紧固端盖11的通丝孔112，且通入储水器13中；计量泵3与其中的一个膜丝紧固端盖11的水口111连接，且计量泵3与补水器14连通；出水阀门12与另一个膜丝紧固端盖11的水口111连接，且出水阀门12与补水器14连通；计量泵控制面板2与计量泵3电连接。

上述测试装置工作时，通过计量泵控制面板2设定计量泵3的原液输出流量，原液从一个膜丝紧固端盖11的水口111进入封闭的封装管7中，封装管7中的原液的压力通过计量泵3和出水阀门12相互协作进行控制，使封装管7中的液压维持在一定的范围内，原液经过计量泵3、封装管7、出水阀门12、补水器14依次循环，形成压力稳定的压力控制系统，原液在循环的过程中，封装管7中的原液渗透进入膜丝8中，且膜丝8穿过两侧膜丝紧固端盖11的通丝孔112并通入储水器13中，得到的新液储存在储水器13中，根据得到新液的量确定膜丝8的水通量，检测新液中具有特定分子量大小的溶质的含量得到膜丝8的截留率。可以看出，本发明实施例中的测试装置的压力控制系统通过计量泵控制面板2、计量泵3和出水阀门12的协作，控制原液的流量，从而控制测试的压力，压力控制系统不需要过多的控制元件，结构简单，与现有技术中的采用压缩空气作为压力源相比，不会出现因为原液渗透导致腔体内的压力降低，从而提高了压力的连续稳定性，保证了测试精度。

进一步优化，本实施例中的测试装置还包括进水压力检测器5和出水压力检测器10，进水压力检测器5设置在计量泵3和其中一个膜丝紧固端盖11之间，用于检测进入封装管7中的原液压力；出水压力检测器10设置在出水阀门12和另一个膜丝紧固端盖11之间；用于测试从封装管7中出来的原液压力。测试人员可以根据进水压力检测器5和出水压力检测器10的结果更方便和更准确地控制测试的压力。一般地，进水压力检测器5和出水压力检测器10均为压力表。

作为优化，本实施例在进水压力检测器5和计量泵3之间设置有进水阀门4，用于开启和关闭原液从计量泵3进入封装管7之间的通道，测试时打开，不测试时关闭。

本实施例中的封装管7的两端设置有螺纹连接部，膜丝紧固端盖11螺纹密封连接于封装管7的两端，方便拆装。当然，膜丝紧固端盖11与封装管7两端还可以通过过盈配合实现弹性挤压密封连接。

为了实现对不同孔径的膜丝8进行即时测试，本发明实施例中的膜丝紧固端盖11的通丝孔112允许穿过的膜丝8的直径范围在0.7mm～1.4mm或1.4～2.0mm之间，同时，为了实现膜丝8与膜丝紧固端盖11之间的密封，进而实现封装管7的全封闭，在膜丝紧固端盖11上连接有锁紧部件15，锁紧部件15开设有锁紧孔151，膜丝8从通丝孔112中穿过之后，可以穿过锁紧孔151，通过调节锁紧孔151的大小，将膜丝8密封锁紧在锁紧孔151中，并通过锁紧部件15与膜丝紧固端盖11之间的密封连接，实现封装管7的全封闭。由于设置了锁紧部件15，所以不需要根据每个不同孔径的膜丝8设计不同孔径的膜丝密封端盖11，也不需要更换膜丝密封端盖11，只需要调节锁紧部件15的锁紧孔151的孔径即可。当然，在没有设置锁紧部件15时，膜丝紧固端盖11的通丝孔112的孔径与膜丝8的直径能够实现吻合密封。

进一步优化，本实施例中的锁紧部件15的一端为锥形螺纹结构152，锥形螺纹结构152与膜丝紧固端盖11螺纹连接。如图4-图6所示，锁紧部件15拧进膜丝紧固端盖11中，随着锥形螺纹结构152不断地进入，锥形螺纹结构152与膜丝紧固端盖11之间不断径向挤压，使锁紧孔151的直径逐渐变小，直至与膜丝8的直径吻合密封，实现了对不同孔径的膜丝8的即时测试。当然，锁紧部件15还可以采用与膜丝紧固端盖11插接固定的结构，随着锁紧部件15插入深度的增加，使锁紧孔151的直径不断减小，直到与膜丝8实现密封。

为了使本发明中的测试装置能够对膜组件的性能进行测试，本发明实施例中的测试装置还包括膜组件端盖9，膜组件端盖9用于密封在膜组件6的两端。当进行膜组件6的性能测试时，将一个膜组件端盖9与进水阀门4连接，且进水压力检测器5位于该膜组件端盖9与进水阀门4之间；另一个膜组件端盖9与出水阀门12连接，且出水压力检测器10位于该膜组件端盖9和出水阀门12之间。也就是将膜丝紧固端盖11和封装管7卸下来，替换安装上膜组件6和膜组件端盖9，测试装置的其它结构不变，应用本发明的测试装置对膜组件6进行性能测试，测试原理相同，在此不再赘述。由此可以看出，本发明的测试装置既可以对膜丝8进行性能测试，还可以对膜组件6进行性能测试，解决了现有技术中无法在同一设备中对膜丝8和膜组件6进行性能测试的问题，通过一个测试装置便可以完成两种测试，只需要根据测试的对象，选择将膜丝紧固端盖11或膜组件端盖9连接至测试装置中，避免了使用两种不同的设备进行测试，降低了测试成本。本发明提供的测试装置可以对小型的膜组件6进行性能测试，利用小型膜组件6测试得到的数据，设计大型的膜组件，从而节约了直接研制大型膜组件所耗费的资源和时间，提高了膜组件的研制效率。

对膜组件端盖9进行优化，本实施例中的膜组件端盖9包括灌胶端盖91和进水端盖92；灌胶端盖91螺纹连接于膜组件6的两端，且一个灌胶端盖91与进水阀门4连接，另一个灌胶端盖9与出水阀门12连接，灌胶端盖91与进水端盖4通过胶粘剂粘接固定。灌胶端盖91上设置有用于进水和出水的导流口911，原液可以从导流口911流进或流出膜组件6。将膜组件端盖9设置成分体结构是为了方便加工制造。当然，膜组件端盖9还可以是一体结构，在此不做具体限定。

本实施例中的封装管7由透明的有机玻璃制成，测试过程中可以观察膜丝情况。当然，封装管7还可以采用其它材料，比如金属管等。

为了直接得到中空纤维膜的水通量数据，本实施例中的补水器14为具有刻度的量杯，储水器13为具有刻度的量筒，以直接得到相关的数据，比如，新液的渗透量，原液的循环量等。当然，补水器14和储水器13还可以不具有刻度，而另外采用其它量具进行测量。

本实施例中的计量泵3优选为齿轮计量泵，齿轮计量泵具有无级调速、流量控制精度高，流量稳定的优点。当然也可以是往复式、回转式计量泵。通过齿轮计量泵、出水阀门12、计量泵控制面板2相互协作，将测试压力稳定控制在0.1MPa～0.3MPa之间，满足性能测试压力需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置，包括用于承接新液的储水器（13）和承接原液的补水器（14）以及用于固定支撑的固定架（1），其特征在于，还包括：

用于封装原液和膜丝（8）的封装管（7）；

分别密封连接于所述封装管（7）的两端的膜丝紧固端盖（11），所述膜丝（8）的两端分别穿过两个所述膜丝紧固端盖（11）的通丝孔（112）且通入所述储水器（13）中；

与一个所述膜丝紧固端盖（11）的水口（111）连接的计量泵（3），所述计量泵（3）与所述补水器（14）连通；

与另一个所述膜丝紧固端盖（11）的水口（111）连接的出水阀门（12），所述出水阀门（12）与所述补水器（14）连通；

与所述计量泵（3）电连接的计量泵控制面板（2）。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括：

进水压力检测器（5），设置在所述计量泵（3）和一个所述膜丝紧固端盖（11）之间；

出水压力检测器（10），设置在所述出水阀门（12）与另一个所述膜丝紧固端盖（11）之间。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，还包括设置在所述计量泵（3）和所述进水压力检测器（5）之间的进水阀门（4）。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述膜丝紧固端盖（11）螺纹密封连接于所述封装管（7）的两端。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述膜丝紧固端盖（11）上还连接有锁紧部件（15），所述锁紧部件（15）开设有用于穿过并锁紧所述膜丝（8）的锁紧孔（151），所述通丝孔（112）允许穿过的膜丝（8）的直径范围在0.7mm～1.4mm或1.4～2.0mm之间。

6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述锁紧部件（15）的一端为锥形螺纹结构（152），所述锥形螺纹结构（152）与所述膜丝紧固端盖（11）螺纹连接。

7.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，还包括用于密封在膜组件（6）的两端、进行膜组件性能测试的膜组件端盖（9）；一个所述膜组件端盖（9）与所述进水阀门（4）连接，且进水压力检测器（5）位于该膜组件端盖（9）与所述进水阀门（4）之间；另一个所述膜组件端盖（9）与所述出水阀门（12）连接，且出水压力检测器（10）位于该膜组件端盖（9）和所述出水阀门（12）之间。

8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于，所述膜组件端盖（9）包括灌胶端盖（91）和进水端盖（92）；所述灌胶端盖（91）螺纹连接于所述膜组件（6）的两端，且两个所述灌胶端盖（91）各自对应地与进水阀门（4）和出水阀门（12）连接；所述进水端盖（92）与所述灌胶端盖（91）粘接固定。

9.根据权利要求1-8任一项所述的测试装置，其特征在于，所述封装管（7）的材料为透明的有机玻璃。

10.根据权利要求9所述的测试装置，其特征在于，所述补水器（14）为具有刻度的量杯，所述储水器（13）为具有刻度的量筒；所述计量泵（3）为齿轮计量泵。

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