CN105651979A - 检测弱酸性树脂是否失效的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了确定弱酸性树脂是否失效的方法和设备，其中，该方法包括：(1)检测水样的TDS值，以便获得第一TDS值；(2)利用弱酸性树脂对水样进行过滤，以便获得过滤后的水样；(3)检测过滤后的水样的TDS值，以便获得第二TDS值；(4)基于第一TDS值和第二TDS值确定弱酸性树脂是否失效。该方法通过检测水样过滤前后的TDS值来确定弱酸性树脂是否失效，价格较低，技术成熟度高、可靠性好。

Description

检测弱酸性树脂是否失效的方法和设备

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体地，涉及检测滤芯是否失效的方法和设备。

背景技术

弱酸性树脂可以去除水中碱度和部分硬度，能够产生弱酸性的软化水质，这种水能够保护人体皮肤的弱酸性保护膜，呵护皮肤健康，通常弱酸性树脂会前置净化滤芯，净化滤芯可以去除水中余氯、杂质及部分有害有机物，净化后的水质能够更好的保护皮肤，同时经过净化后的水再经过弱酸性树脂，能够有效的保护树脂，延长树脂的使用寿命。

弱酸性树脂的寿命可以用碱度的去除、硬度测试或者pH值的测试来直接反应，由于弱酸性树脂的出水特点为弱酸性，通过检测出水的pH值来反映弱酸性树脂的使用状态，是最能体现树脂的使用寿命的方式，通常当pH升高至7以上时，认为弱酸性树脂达到其使用寿命。

pH的测试多使用目前市场上常见的pH传感器，其采用玻璃电极，存在易碎、成本高等缺点。采用固态ISFET(离子敏感场效应管)电极的pH传感器相对玻璃电极有体积小、安装方便、易在线检测的优点，但尚未规模型普及，成本、供应成为问题。硬度测试比较复杂，也不能完全反应弱酸性树脂出水的功能特点。另外，由于各地自来水的碱度和硬度有较大的差异，如果使用简单的使用时间来计算使用寿命，也不够准确。

因而，目前关于弱酸性树脂或弱酸性软化滤芯的使用状态的检测技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出操作简单、准确性高、或者成本较低的检测弱酸性树脂是否失效的方法。

本发明的是基于发明人的以下发现而完成的：

由于弱酸性树脂的出水特点为弱酸性，通过检测出水的pH值来反映弱酸性树脂的使用状态，是最能体现树脂的使用寿命的方式，然而目前市场上常见的pH传感器均采用玻璃电极，但玻璃电极可靠性较差，且存在易碎、成本高等缺点。本发明的发明人经过大量实验和反复验证发现，含有弱酸性树脂的软水滤芯的出水pH值和TDS值存在一定的相关性，弱酸性树脂经过离子交换，降低了水的TDS值，TDS值降低的幅度越大，表明弱酸性树脂的交换能力越强，去除水中的碱度的能力越强，出水的pH值就越低；随着通水量的增加，弱酸性树脂的交换能力减弱，出水TDS值降低的幅度减小，进出水的TDS差值变小，出水TDS值逐渐接近进水的TDS值，此时弱酸性树脂的出水pH值缓慢升高。直至pH升高至7以上，认为弱酸性树脂达到了其使用寿命。基于上述发现，发明人提出可以使用在线检测弱酸性树脂进出水的TDS值来间接反应弱酸性树脂的出水pH值，进而显示弱酸性树脂的使用状态。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提供了一种确定弱酸性树脂是否失效的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)检测水样的TDS值，以便获得第一TDS值；(2)利用弱酸性树脂对水样进行过滤，以便获得过滤后的水样；(3)检测过滤后的水样的TDS值，以便获得第二TDS值；(4)基于第一TDS值和第二TDS值确定弱酸性树脂是否失效。发明人发现，根据本发明实施例的该方法通过检测水样过滤前后的TDS值来确定弱酸性树脂是否失效，价格较低，技术成熟度高、可靠性好，测试数据通过简单的比较或计算，即可以准确的显示弱酸性树脂的使用状态(即是否失效)，及时提醒使用者更换树脂。

根据本发明的实施例，在步骤(4)中，将第一TDS值和第二TDS值差值的绝对值与预设阈值进行比较，绝对值小于等于预设阈值是弱酸性树脂失效的指示，绝对值大于预设阈值是弱酸性树脂未失效的指示。

根据本发明的实施例，第一TDS值为100-200mg/L时，预设阈值为5mg/L；第一TDS值为200-600mg/L，预设阈值为15mg/L；第一TDS值为600-1000mg/L，预设阈值为22mg/L。

根据本发明的实施例，在步骤(4)中，按照式1计算TDS值偏差P：

P小于等于5％是弱酸性树脂失效的指示，P大于5％是弱酸性树脂未失效的指示。

根据本发明的实施例，弱酸性树脂以含有弱酸性树脂的离子交换柱或含有弱酸性树脂的弱酸性树脂的形式提供。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种检测弱酸性树脂是否失效的设备。根据本发明的实施例，该设备包括：进水管，用于向过滤装置中通入水样；第一TDS检测装置，与进水管相连，用于检测水样的TDS值，以便得到第一TDS值；过滤装置，过滤装置中设置有弱酸性树脂，用于过滤来自进水管的水样；出水管，用于将过滤后的水样排出过滤装置；第二TDS检测装置，与出水管相连，用于检测过滤后的水样的TDS值，以便得到第二TDS值；计算单元，用于基于第一TDS值和第二TDS值确定弱酸性树脂是否失效。发明人发现，该设备结构简单，成本较低，且TDS测试技术成熟度高、可靠性好，能够准确、简单地测定弱酸性树脂的使用状态，用户可以根据检测结果及时更换弱酸性树脂，能够有效避免提早更换造成浪费或迟滞更换而导致水质不理想的问题。

根据本发明的实施例，计算单元用于计算第一TDS值和第二TDS值差值的绝对值，并将绝对值与计算单元中设置的预设阈值进行比较，绝对值小于等于预设阈值是弱酸性树脂失效的指示，绝对值大于预设阈值是弱酸性树脂未失效的指示。

根据本发明的实施例，第一TDS值为100-200mg/L时，预设阈值为5mg/L；第一TDS值为200-600mg/L，预设阈值为15mg/L；第一TDS值为600-1000mg/L，预设阈值为22mg/L。

根据本发明的实施例，计算单元按照式1计算TDS值偏差P：

P小于等于5％是弱酸性树脂失效的指示，P大于5％是弱酸性树脂未失效的指示。

根据本发明的实施例，过滤装置为离子交换柱、滤芯中的至少一种。

根据本发明的实施例，该设备进一步包括：报警装置，用于在弱酸性树脂失效时，向用户发出警报。

本发明的检测弱酸性树脂是否失效方法和设备中，采用两个价格较低，技术成熟度高、可靠性好、价格较低的TDS检测装置代替现有技术中可靠性差的pH玻璃电极，测试数据通过简单的计算，即可显示弱酸性树脂滤芯的寿命，及时提醒消费者更换滤芯。

附图说明

图1显示了根据本发明实施例的检测弱酸性树脂是否失效的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明实施例的自来水过滤前后的pH值和TDS值检测结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种确定弱酸性树脂是否失效的方法。根据本发明的实施例，参照图1，该方法包括以下步骤：

S100：检测水样的TDS值，以便获得第一TDS值。

根据本发明的实施例，在该步骤中，可以用本领域已知的任何方法检测水样的TDS值，包括但不限于TDS测试笔、TDS测试仪等。该方法技术成熟度高，成本低，准确定性好。

根据本发明的实施例，水样不受特别限制，例如可以为自来水、纯净水、矿泉水等，也可以为来自自然界的雨水、江河湖海中的水，还可以为工业用水等。

S200：利用弱酸性树脂对水样进行过滤，以便获得过滤后的水样。

根据本发明的实施例，该步骤中可以采用本领域任何已知的方法利用弱酸性树脂对水样进行过滤，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，可以将弱酸性树脂装填到离子交换柱中，利用离子交换柱对水样进行过滤，也可以将弱酸性树脂制成滤芯，利用滤芯对水样进行过滤。水样经过弱酸性树脂，弱酸性树脂中的氢离子释放出来和水样中的碳酸氢根离子反应产生碳酸，碳酸分解产生二氧化碳，弱酸性树脂基团的负电位与水样中的钙镁离子结合，达到软化水质的目的。

需要说明的是，本文中所使用的描述方式“弱酸性树脂”是指含有弱酸性交换基团：羧酸基-COOH、磷酸基-PO₂H₂、酚基的一类树脂。

S300：检测过滤后的水样的TDS值，以便获得第二TDS值。

根据本发明的实施例，在该步骤中，可以用本领域已知的任何方法检测水样的TDS值，包括但不限于TDS测试笔、TDS测试仪等。该方法技术成熟度高，成本低，准确定性好。

S400：基于第一TDS值和第二TDS值确定弱酸性树脂是否失效。

根据本发明的实施例，可以通过两种方式确定弱酸性树脂是否失效。第一种方式为通过计算第一TDS值和第二TDS值的差值(即进出水TDS差值)来确定弱酸性树脂是否失效，第二种方式为计算TDS值偏差P，基于P值确定弱酸性树脂是否失效。

具体而言，随着通水量的增加，出水(经过弱酸性树脂过滤的水样)的pH值逐渐升高，进出水TDS差值减小，而且这种差值随着通水量的增加越来越小，逐渐趋近于一恒定值。从理论上讲，当弱酸性树脂失效时，没有H⁺离子的交换，因此进出水TDS差值不会改变，而本质上讲，仅有H⁺离子及确定的交换离子引起的TDS改变，进出水的TDS差值与pH差值存在确定的相关关系，TDS差值可以反映pH值的改变量。当出水的pH大于7但还未等于进水pH值时，弱酸性离子交换树脂仍然有微弱的交换能力。因此当进出水的TDS差值较小到一定范围内，认为弱酸性树脂已经达到其使用寿命，即弱酸性树脂失效。由此，在该步骤中将第一TDS值和第二TDS值差值的绝对值与预设阈值进行比较，绝对值小于等于预设阈值，认为弱酸性树脂失效，第一TDS值和第二TDS值差值的绝对值大于预设阈值，认为弱酸性树脂未失效。

根据本发明的实施例，由于采用不同的水样，第一TDS值的差别较大，过滤后的水样的第二TDS值也会相应变化，因此，预设阈值也不是一固定不变的数值，其需要根据第一TDS值等具体条件而设定。根据本发明的实施例，该预设阈值可以经过实验而获得，例如，可以利用已经确定失效的弱酸性树脂对水样进行过滤处理，然后计算过滤前后水样的TDS值差值，然后将过滤前后水样的TDS值差值作为预设阈值。发明人经过大量实验验证发现，在进水TDS(即第一TDS值)在100-200mg/L时，进出水的TDS值的差值小于等于5mg/L时可以认为弱酸性树脂达到使用寿命，即弱酸性树脂失效；进水TDS在200-600mg/L时，进出水的差值小于等于15mg/L时，可以认为弱酸性树脂达到使用寿命，即弱酸性树脂失效；进水TDS在600-1000mg/L时，进出水的差值小于等于22mg/L时，可以认为弱酸性树脂达到其使用寿命，即弱酸性树脂失效。由此，检测准确性高，有利于提高弱酸性树脂的利用率。

根据本发明的实施例，也可以选择使用TDS偏差P值来反应弱酸性树脂的使用状态，具体而言，在该步骤中，可以按照式1计算TDS值偏差P：

P小于等于5％是弱酸性树脂失效的指示，P大于5％是弱酸性树脂未失效的指示。由此，操作简单、方便，准确性和技术成熟度高，且成本低。本领域技术人员可以理解，由于水样的具体种类、弱酸性树脂的具体种类、该方法的实施环境等具体条件均会对测试结果具有一定的影响，因而，判断弱酸性树脂是否失效的P值也不是固定不变的，其可以根据具体情况进行选择。根据本发明的实施例，具体应用时可以对各地水质用该指标测试，根据测试结果优化该判据的具体数值。对各地水质的TDS分布或地图有了解之后，进行判据优化，可以得到弱酸性树脂使用状态较准确的预测。

根据本发明实施例的确定弱酸性树脂是否失效的方法对TDS检测精度有一定的要求：优选情况下，TDS检测的稳定性较好(同一种水质、同一温度下，数值显示的波动小于满量程刻度的5％)；TDS检测的速度小于1秒为宜，至少每秒更新一次测量结果。由此，有利于提高检测的准确性。

发明人发现，根据本发明实施例的该方法通过检测水样过滤前后的TDS值来确定弱酸性树脂是否失效，价格较低，技术成熟度高、可靠性好，测试数据通过简单的比较或计算，即可以准确的显示弱酸性树脂的使用状态(即是否失效)，及时提醒使用者更换树脂。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种检测弱酸性树脂是否失效的设备。根据本发明的实施例，该设备包括：进水管，第一TDS检测装置，过滤装置，出水管，第二TDS检测装置，以及计算单元。发明人发现，该设备结构简单，成本较低，且TDS测试技术成熟度高、可靠性好，能够准确、简单地测定弱酸性树脂的使用状态，用户可以根据检测结果及时更换弱酸性树脂，能够有效避免提早更换造成浪费或迟滞更换而导致水质不理想的问题。

根据本发明的实施例，进水管和出水管的具体种类、尺寸、设置方式等均不受特别限制，只要能够有效向过滤装置中通入水样和将过滤后的水样排出过滤装置即可。

根据本发明的实施例，第一TDS检测装置和第二TDS检测装置的具体种类不受特别限制，只要能够实现检测水样TDS值的目的即可，可以为本领域已知的任何TDS检测装置，例如但不限于TDS检测笔、TDS检测仪等。由此，能够快速、准确的测定过滤前后水样的TDS值，操作简单、方便，实施容易，且可靠性好。

根据本发明的实施例，过滤装置的具体种类不受特别限制，只要能够使得水样经过弱酸性树脂，弱酸性树脂中的氢离子释放出来和水样中的碳酸氢根离子反应产生碳酸，碳酸分解产生二氧化碳，弱酸性树脂基团的负电位与水样中的钙镁离子结合，以达到软化水质的目的即可。在本发明的一些实施例中，过滤装置可以为将弱酸性树脂装填到离子交换柱中得到的离子交换柱，也可以为利用弱酸性树脂制成的滤芯。由此，结构简单，操作方便、控制容易，成本较低。

根据本发明的实施例，计算单元用于基于第一TDS值和第二TDS值确定弱酸性树脂是否失效。具体的，可以通过两种方式确定弱酸性树脂是否失效。第一种方式为在计算单元中预先设置预定阈值，利用微型CPU计算第一TDS值和第二TDS值差值的绝对值，并将该绝对值与计算单元中的预设阈值进行比较，绝对值小于等于预设阈值是弱酸性树脂失效的指示，绝对值大于预设阈值是弱酸性树脂未失效的指示。由此，通过简单技术即可显示弱酸性树脂的使用状态，简单、方便、快捷，且准确性和可靠性高。第二种方式可以为利用计算单元按照式1计算TDS值偏差P：

P小于等于5％是弱酸性树脂失效的指示，P大于5％是弱酸性树脂未失效的指示。由此，通过简单技术即可显示弱酸性树脂的使用状态，简单、方便、快捷，且准确性和可靠性高。

根据本发明的实施例，在第一种方式中，预设阈值需要根据水样的TDS值等具体条件来确定。发明人经过大量实验验证，第一TDS值为100-200mg/L时，预设阈值可以为5mg/L；第一TDS值为200-600mg/L，预设阈值可以为15mg/L；第一TDS值为600-1000mg/L，预设阈值可以为22mg/L。由此，检测结果能够准确显示弱酸性树脂是否失效，当弱酸性树脂失效时，能够及时提醒用户更换弱酸性树脂。在第二种方式中，判断弱酸性树脂是否失效的P值也不是固定不变的，可以根据具体水样、树脂种类等条件进行设定。

根据本发明的实施例，计算单元的具体种类不受特别限制，只要能够计算第一TDS值和第二TDS值的差值并将其绝对值与预设阈值比较，或者能够计算P值即可，例如可以包括但不限于微型CPU等。

根据本发明的实施例，该设备可以进一步包括：报警装置，与计算单元相连，用于在弱酸性树脂失效时，向用户发出警报。具体而言，可以根据计算单元的计算结果来确定弱酸性树脂的使用状态，例如可使用状态可以显示为优秀，良好，差等，当显示为“差”时，弱酸性树脂已经达到其使用寿命，应该提醒用户及时更换滤芯，报警装置可以用指示灯、声音或音乐等方式提示更换弱酸性树脂。以指示灯为例，弱酸性树脂未失效时，指示灯可以以绿色或蓝色显示，弱酸性树脂失效时，指示灯可以显示红色或其他警示颜色。由此，能够及时有效地提醒用户更换弱酸性树脂，以避免迟滞更换导致水质不理想。

下面详细描述本发明的实施例。

实施例1

利用弱酸性树脂对自来水进行过滤，并分别利用pH传感器和TDS检测仪检测过滤前后自来水的pH值(进水pH、出水pH)和TDS值(进水TDS、出水TDS)，检测结果见图2。

由图2的检测结果可以看出，过滤前后的pH值和TDS值呈现正相关性，说明检测TDS值可以准确反应pH值的变化，说明本发明的检测弱酸性树脂是否失效的方法准确、可行。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种确定弱酸性树脂是否失效的方法，其特征在于，包括：

(1)检测水样的TDS值，以便获得第一TDS值；

(2)利用弱酸性树脂对所述水样进行过滤，以便获得过滤后的水样；

(3)检测所述过滤后的水样的TDS值，以便获得第二TDS值；

(4)基于所述第一TDS值和所述第二TDS值确定所述弱酸性树脂是否失效。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，将所述第一TDS值和第二TDS值差值的绝对值与预设阈值进行比较，所述绝对值小于等于所述预设阈值是所述弱酸性树脂失效的指示，所述绝对值大于所述预设阈值是所述弱酸性树脂未失效的指示。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一TDS值为100-200mg/L时，所述预设阈值为5mg/L；

所述第一TDS值为200-600mg/L，所述预设阈值为15mg/L；

所述第一TDS值为600-1000mg/L，所述预设阈值为22mg/L。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，按照式1计算TDS值偏差P：

式1

P小于等于5％是所述弱酸性树脂失效的指示，P大于5％是所述弱酸性树脂未失效的指示。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弱酸性树脂以含有所述弱酸性树脂的离子交换柱或含有所述弱酸性树脂的弱酸性树脂的形式提供。

6.一种检测弱酸性树脂是否失效的设备，其特征在于，包括：

进水管；

第一TDS检测装置，与所述进水管相连，用于检测所述水样的TDS值，以便得到第一TDS值；

过滤装置，所述过滤装置中设置有弱酸性树脂，用于过滤来自所述进水管的所述水样；

出水管，用于将过滤后的水样排出所述过滤装置；

第二TDS检测装置，与所述出水管相连，用于检测所述过滤后的水样的TDS值，以便得到第二TDS值；

计算单元，用于基于所述第一TDS值和第二TDS值确定所述弱酸性树脂是否失效。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述计算单元用于计算所述第一TDS值和第二TDS值差值的绝对值，并将所述绝对值与所述计算单元中设置的预设阈值进行比较，所述绝对值小于等于所述预设阈值是所述弱酸性树脂失效的指示，所述绝对值大于所述预设阈值是所述弱酸性树脂未失效的指示。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第一TDS值为100-200mg/L时，所述预设阈值为5mg/L；

所述第一TDS值为200-600mg/L，所述预设阈值为15mg/L；

所述第一TDS值为600-1000mg/L，所述预设阈值为22mg/L。

9.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述计算单元按照式1计算TDS值偏差P：

式1

P小于等于5％是所述弱酸性树脂失效的指示，P大于5％是所述弱酸性树脂未失效的指示。

10.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述过滤装置为离子交换柱、滤芯中的至少一种。

11.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，进一步包括：

报警装置，用于在所述弱酸性树脂失效时，向用户发出警报。