CN104524982B - 一种精确测量滤膜微小通量的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种精确测量滤膜微小通量的装置，包括：相互扣接并提供密闭的内部空腔的上杯体和下杯体，所述上杯体和下杯体之间夹设有水平延伸的滤膜，所述上杯体上设有进液口，所述下杯体上设有出液口；所述装置还包括：与所述上杯体的顶部连接并在所述顶部的上方竖直延伸的毛细管，所述毛细管的管道与所述上杯体和所述滤膜之间的空间连通。本发明通过在超滤杯的上杯体上连接一根带刻度的毛细管即可直接读取过滤前后待测液体的微小体积变化，从而精确测量滤膜的微小通量，排除了现有技术在测试过程中过滤后溶液的挥发对测量结果的影响，数据更加可靠，整套装置结构简单，测量准确，结果可靠，可操作性强，有利于微小通量滤膜的研究开发。

Description

一种精确测量滤膜微小通量的装置

技术领域

本发明涉及滤膜通量的精确测定领域，更具体地涉及一种精确测量滤膜微小通量的装置。

背景技术

膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制等功能，又有高效、节能、环保、过程简单以及易于控制等特征，目前已广泛应用于食品、医药、生物、化工、能源、处理、电子等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。滤膜的通量是评价滤膜使用性能的一个重要指标，它能有效反映滤膜在单位时间内的处理能力，因此在滤膜的开发和使用过程中必须对其准确测定。随着膜技术的发展，滤膜内的孔道越来越小，能将溶液中的悬浮颗粒、大分子、离子有效分离。尤其是能直接进行饮用水纯化的纳滤膜，其内部的孔径只有几个纳米。在如此小的孔道内，水分子的流量将大大减小，如何准确对其测量成为制约高性能纳滤膜开发的一个瓶颈。

现有的通量测试装置只有一个分体式滤杯，滤膜的通量只能通过测试从出液口流出的滤液体积/重量来表征，只能测试具有较大通量的滤膜。虽然这种方法非常简便，但是需要膜有较大的通量。如果通量小，单位时间内的流出体积小，要达到一定的流出体积则需要进行长时间的测试。此时，测试环境的波动、水在管道中的部分残留甚至水的挥发都会对测试结果造成影响。因此，为实现对微小通量的精确测量，我们需要开发一种新的滤膜通量测试装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种精确测量滤膜微小通量的装置，从而解决现有技术无法对微小通量进行精确测量的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种精确测量滤膜微小通量的装置，包括：相互扣接并提供密闭的内部空腔的上杯体和下杯体，所述上杯体和下杯体之间夹设有水平延伸的滤膜，所述上杯体上设有进液口，所述下杯体上设有出液口；所述装置还包括：与所述上杯体的顶部连接并在所述顶部的上方竖直延伸的毛细管，所述毛细管的管道与所述上杯体和所述滤膜之间的空间连通。

优选地，所述毛细管与所述上杯体的顶部通过螺母和密封垫连接，但也可以是一体成型。由于毛细管容易被破坏，因此毛细管与上杯体优选单独成形后连接。

所述毛细管由透明材料制成，可以为玻璃，透明高分子材料如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。

所述毛细管的管径均匀，所述毛细管的管壁带有经过精确标定的刻度。

由于毛细管的管径很小，它可以将待过滤溶液的体积变化通过毛细管内液面高度显示出来。通过透明的毛细管，液面的高度可以通过眼睛根据毛细管壁上的刻度直接读取。

所述装置进一步包括与所述毛细管的顶端连接的施压装置。

所述施压装置在测量之前的准备工作中提供为真空泵或洗耳球，以施加负压，使待测溶液能够沿毛细管内的管道上升。

所述施压装置在测量时提供为空气泵或氮气钢瓶，以施加工作压力，优选为不大于一个标准大气压，使待测溶液通过滤膜。

所述毛细管与所述施压装置之间还设有调节阀，以根据需要调节工作压力的大小。

优选地，所述装置还包括分别安装在所述毛细管的不同高度位置上的两个光电传感器，通过光电感应的方法读取液面的变化。

优选地，所述进液口设置于所述上杯体的顶部。

所述进液口为可封闭的并承受1个标准大气压的工作压力而不泄漏的开口。

优选地，所述进液口通过螺帽和密封垫封闭。

优选地，所述上杯体和下杯体通过扳扣或法兰连接。

本发明与现有技术相比，具有显著的有益效果：通过在超滤杯的上杯体上连接一根带刻度的毛细管即可直接读取过滤前后待测液体的微小体积变化，从而精确测量滤膜的微小通量，通过过滤前后的待测液的体积变化而不是过滤后溶液的体积变化计算滤膜的通量，排除了测试过程中过滤后溶液的挥发对测量结果的影响，数据更加可靠，整套装置结构简单，测量准确，结果可靠，可操作性强，甚至可用于纳滤膜的通量测量，有利于微小通量滤膜的研究开发。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

如图1所示，是根据本发明的一个优选实施例的装置，该装置主要包括：上杯体1，下杯体2，以及与上杯体1连接的毛细管6。其中，上杯体1和下杯体2之间夹设有滤膜3并通过法兰拧紧，上杯体1具有顶部11，下杯体2具有底部21，从而在顶部11与底部21以及圆周壁之间限定密闭的内部空腔。毛细管6在上杯体1的上方竖直延伸，通过螺母以及密封垫与上杯体1的顶部11连接，其管道与上杯体1和滤膜3之间的空间连通。毛细管6由透明材料制成，管径均匀并带有经过精确标定的刻度。上杯体1的顶部11上还设有进液口4，下杯体2靠近底部21的侧壁上设有出液口5。进液口4是可封闭的并承受1个标准大气压的工作压力而不泄漏，优选通过螺帽和密封垫封闭。出液口5供通过滤膜3的待测溶液进一步从下杯体2中流出。

进一步地，毛细管6的顶端还可通过管道连接一个施压装置(未示出)，毛细管6与施压装置之间还设有调节阀，用于调节压力。

该施压装置在准备工作时可以是真空泵或洗耳球，通过施加负压，使待测溶液能够沿毛细管6内的管道上升；而在工作时该施压装置又可以是空气泵或氮气钢瓶，通过施加不大于一个标准大气压的工作压力，使待测溶液通过滤膜进入下杯体2，因为只有在一定压力下，滤膜3才会有一定的通量。

优选地，还可在毛细管6的两个不同高度位置上分别安装一个光电传感器(未示出)，用于读取毛细管6内液面高度的变化。

根据本发明的一个优选实施例，该装置的准备工作如下：

首先将滤膜3放置于下杯体2的上缘，然后扣上上杯体1，拧紧二者扣合处的外壁上的法兰，使上杯体1与下杯体2以及滤膜3三者固定。打开进液口4，通过施压装置在毛细管6的顶端施加负压，例如真空泵或洗耳球，使待测溶液通过管道进入并充满上杯体1与滤膜3之间的空间，并进一步沿毛细管6的管道上升到一定高度，最后关闭进液口4。

工作实施例1：

在完成上述准备工作之后，记录此时毛细管6中的液面高度，然后打开空气泵，在毛细管6的顶端施加不大于一个标准大气压的工作压力，经过一定时间后，记录毛细管6中此时的液面高度，两者之差即为这段时间内滤膜3的通量，再除以工作时间即可得单位时间内滤膜3的通量。

工作实施例2：

本实施例与工作实施例1大致相同，不同之处在于根据需要通过调节阀调节压力，即可计算出不同工作压力下单位时间内滤膜3的通量。

工作实施例3：

在完成上述准备工作之后，此时无须记录毛细管6中液面的高度，只要保证此时液面的高度在两个光电传感器之上，然后打开空气泵，在毛细管6的顶端施加不大于一个标准大气压的工作压力，当毛细管6中的液面相继流过两个光电传感器所在的位置时，由光电传感器记录当下的时间，计算时间差。由于传感器的位置相对固定，因此滤膜3的通量一定，再除以时间差即可得单位时间内滤膜3的通量。

工作实施例4：

本实施例与工作实施例3大致相同，不同之处在于根据需要通过调节阀调节压力，即可计算出不同工作压力下单位时间内滤膜3的通量。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (4)

1.一种精确测量滤膜微小通量的装置，包括：

相互扣接并提供密闭的内部空腔的上杯体(1)和下杯体(2)，所述上杯体(1)和下杯体(2)之间夹设有水平延伸的滤膜(3)，所述上杯体(1)上设有进液口(4)，所述下杯体(2)上设有出液口(5)；

其特征在于，所述装置还包括：

与所述上杯体(1)的顶部(11)连接并在所述顶部(11)的上方竖直延伸的毛细管(6)，所述毛细管(6)的管道与所述上杯体(1)和所述滤膜(3)之间的空间连通，所述毛细管(6)与所述上杯体(1)的顶部(11)通过螺母和密封垫连接，所述毛细管(6)由透明材料制成，所述毛细管(6)的管径均匀，所述毛细管(6)的管壁带有经过精确标定的刻度；所述装置进一步包括与所述毛细管(6)的顶端连接的施压装置，所述施压装置在测量之前的准备工作中提供为真空泵或洗耳球，所述施压装置在测量时提供为空气泵或氮气钢瓶。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述毛细管(6)与所述施压装置之间还设有调节阀。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括分别安装在所述毛细管(6)的不同高度位置上的两个光电传感器。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进液口(4)为可封闭的并可承受1个标准大气压的工作压力而不泄漏的开口。