CN106468643B - 一种吸油材料重复率自动测试装置及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种吸油材料重复利用率自动测试装置，包括原油供给系统，用于为吸油材料重复利用率测定持续提供原油；与所述原油供给系统连通的吸油材料挤压系统，用于实现对吸油材料的压缩提油；自动称量系统，用于对吸油材料压缩前后所产生油量进行称量，并输送数据到数据采集控制分析系统进行连续记录；分别与所述原油供给系统、吸油材料挤压系统、自动称量系统相连的数据采集控制分析系统，用于完成对自动测试装置中的数据记录与读取，并控制所述自动测试装置的工作。本发明实现了利用挤压装置自动完成吸油材料重复率测试的压缩提取，排除了人为操作导致的误差，方便实验人员进行质量管理和控制，为吸油材料重复利用率测定提供技术保障。
Description
技术领域
本发明属于吸油材料和环境保护技术领域，尤其涉及一种吸油材料重复率测试的实验装置，以及使用该装置的测试方法。
背景技术
近年来，国内外出现的原油泄漏事故严重破坏了生态环境系统，各种各样的治理措施应运而生。其中吸油材料的吸附是溢油处理的主要手段之一，良好的吸油材料应该具有疏水性强、吸油快、吸油量大、吸油后不沉降、可回收再利用、对环境友好的特点。在对吸油材料的各项性能测定当中，对吸油材料的保油性能的鉴定是一个非常重要的环节。
目前，各种可循环吸油材料制备、回收处理油污装置的发明专利虽然很多，但是没有一个测试其所发明的吸油材料重复利用性能的装置，故其专利所描述的吸油材料重复利用率我们也不得而知。此外重复率的测试一般有压缩提取法、辊式绞干法和离心法。虽然压缩法和离心法已经广泛被应用，但是其方法多为手工操作，就压缩提取法而言，不同的挤压力可能会导致吸油材料结构变化，从而影响其重复利用性能测试的准确性；而测试过程中油量变化记录是否实现连续也会影响性能测试的准确性，故测试装置的自动化压缩提取也亟待解决。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种吸油材料重复率测试的实验装置及测试方法，以解决现有技术存在的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种吸油材料重复利用率自动测试装置，包括原油供给系统，用于为吸油材料重复利用率测定持续提供原油；与所述原油供给系统连通的吸油材料挤压系统，用于实现对吸油材料的压缩提油；自动称量系统，位于所述吸油材料挤压系统的下方，用于对吸油材料压缩前后所产生油量进行称量，并输送数据到数据采集控制分析系统进行连续记录；分别与所述原油供给系统、吸油材料挤压系统、自动称量系统相连的数据采集控制分析系统，用于完成对自动测试装置中的数据记录与读取，并控制所述自动测试装置的工作。
进一步的，所述原油供给系统包括原油罐体，原油罐体上设有液体涡轮流量计；
所述吸油材料挤压系统包括脱油罐体和用于固定所述脱油罐体的支撑结构，所述脱油罐体通过连接管与所述原油罐体连通，脱油罐体内设置有活塞式脱油压缩机构，脱油罐体底部通过一支撑隔板封闭，所述支撑隔板上开设有排油孔，所述排油孔开孔处对应的设有排油孔密封开关，所述脱油罐体通过所述排油孔与所述自动称量系统连通；
所述自动称量系统包括电子天平和置于电子天平上的盛油器皿；
所述的数据采集控制分析系统由计算机和与所述计算机相连的计算机控制接口总成组成，所述的计算机控制接口总成设有若干计算机控制接口，所述计算机控制接口通过导线分别与所述原油供给系统、吸油材料挤压系统和自动称量系统相连接。
进一步的，所述支撑结构包括支撑架和位于所述支撑架与脱油罐体之间的支撑杆。
更进一步的，所述脱油罐体与所述支撑隔板活动连接，且所述支撑隔板的开孔面积为隔板总面积的30～60％。
进一步的，所述脱油罐体支撑隔板内安置有压力传感器，用来记录活塞式脱油压缩机构对所述吸油材料的压力，其中，所述脱油罐体支撑隔板的最小承受压力为1kg，所述压力传感器承受压力为0.1‐100KN，精度可达到0.1％FS。
进一步的，所述电子天平精度为0.0001g；所述液体涡轮流量计测量范围为1‐10m3/h，精度可达±1.0％，工作环境的相对湿度为5％‐95％，环境温度‐40℃～+120℃。
进一步的，所述排油孔密封开关为与所述排油孔相匹配的密封胶塞。
进一步的，本发明中所述的自动测试装置中所采用材料均为疏水疏油材料。
本发明创造的还提供一种利用所述的吸油材料重复利用率自动测试装置的测试方法，所述方法采用自动压缩提取的方式对吸油材料的重复利用率进行测试，步骤如下：
(1)通过数据采集控制分析系统控制原油供给系统，打开原油罐体，通过连接管为脱油罐体输送原油，并通过液体涡轮流量计记录输送原油的体积Q；
(2)关闭原油供给系统，使原油与脱油罐体内的吸油材料充分接触使得吸油材料达到饱和吸油状态，然后打开脱油罐体底部的支撑隔板的排油孔将未被吸收的废油排出至盛油器皿中；记录电子天平上的示数为M1‐0；
(3)通过数据采集控制分析系统控制吸油材料挤压系统，使脱油罐体内活塞式脱油压缩机构以某一固定压力值向下挤压吸油材料，反复压缩，使得废油进入盛油器皿，直至盛油器皿下方的电子天平的示数的后一项M1‐n与前一项M1‐n‐1的质量差小于前一项质量的5％，关闭脱油罐体下方的支撑隔板上的排油孔，并记录上述步骤完结后压力传感器传送到数据采集控制分析系统的总的压力值P；
(4)多次重复步骤(1)～(3)，每次都经过压力值总和为P的反复压缩，并记录压缩前后电子天平的读数为M1‐n、M2‐n···Mk‐n，直至最后一次压缩Mn‐n所产生的油量为M(1,2,3…k‐n)max的90％以下，停止测试，记录重复的次数即为吸油材料重复使用次数，其中k为重复步骤(1)～(3)的次数，取值为正整数。
进一步的，所述步骤(4)中的重复次数为至少5次。
进一步的，所述步骤(2)中原油与脱油罐体内的吸油材料的接触时间为10min±20s，排油时间为30s±3s。
相对于现有技术，本发明创造所述的吸油材料重复利用率自动测试装置及其测试方法具有以下优势：
本发明实现了利用挤压装置自动完成吸油材料重复率测试的压缩提取，排除了人为操作导致的误差，方便实验人员进行质量管理和控制，为吸油材料重复利用率测定提供技术保障。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造所述的吸油材料重复率测试的实验装置结构示意图；
图2为本发明创造实施例所述的苎麻纤维吸油材料重复率测试的检测效果图。
附图标记说明：
1‐计算机；2‐计算机控制接口总成；3‐支撑杆；4‐支撑架；5‐活塞式脱油压缩机构；6‐脱油罐体；7‐压力传感器；8‐脱油机构挤压方向；9‐吸油材料；10‐电子天平；11‐盛油器皿；12‐原油罐体；13‐原油罐体开关；14‐液体涡轮流量计；15‐开关挡板；16‐连接管；17‐支撑隔板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
如图1所示，本发明吸油材料9重复利用率自动测定装置，包括原油供给系统，用于为吸油材料9重复利用率测定持续提供原油；与所述原油供给系统连通的吸油材料挤压系统，用于实现对吸油材料9的压缩提油；自动称量系统，位于所述吸油材料挤压系统的下方，用于对吸油材料9压缩前后所产生油量进行称量，并输送数据到数据采集控制分析系统进行连续记录；分别与所述原油供给系统、吸油材料挤压系统、自动称量系统相连的数据采集控制分析系统，用于完成对自动测试装置中的数据记录与读取，并控制所述自动测试装置的工作。
本实施例中，所述原油供给系统包括原油罐体12，原油罐体12上设有液体涡轮流量计14；所述吸油材料挤压系统包括脱油罐体6和用于固定所述脱油罐体的支撑结构(所述支撑结构包括支撑架4和位于所述支撑架4与脱油罐体之间的支撑杆3)，所述脱油罐体6通过连接管16与所述原油罐体12连通，脱油罐体6内设置有活塞式脱油压缩机构5，脱油罐体6底部通过一支撑隔板17封闭，所述支撑隔板17上开设有排油孔，所述排油孔开孔处对应的设有排油孔密封开关，所述脱油罐体6通过所述排油孔与所述自动称量系统连通；所述自动称量系统包括电子天平10和置于电子天平10上的盛油器皿11；所述的数据采集控制分析系统由计算机1和与所述计算机相连的计算机控制接口总成2组成，所述的计算机控制接口总成2设有5个计算机控制接口，分别与原油供给系统的原油罐体开关13和液体涡轮流量计14、自动称量系统的电子天平10、吸油材料挤压系统脱油罐体6和压力传感器7相连接。
计算机内安装有可以对上述装置进行自动化操作的LabVIEW控制软件，利用LabVIEW控制软件完成质量、流量、压力信号信息的连续采集、处理和存储，以及对原油供给系统和吸油材料挤压系统的控制。
为了更方便的将吸油材料9放入脱油罐体6中，所述脱油罐体6与所述支撑隔板17活动连接，且为了保证脱油效果，所述支撑隔板17的开孔面积为隔板总面积的30～60％。
除此以外，所述脱油罐体支撑隔板17内安置有压力传感器7，用来记录活塞式脱油压缩机构对所述吸油材料的压力，所述压力传感器7的选用标准为承受压力为0.1‐100KN，精度可达到0.1％FS；所述电子天平的选用标准为精度为0.0001g；所述液体涡轮流量计测量范围为1‐10m3/h，精度可达±1.0％，工作环境的相对湿度为5％‐95％，环境温度‐40℃～+120℃。
同时，为了保证密封效果，方便脱油，所述排油孔密封开关设计为与所述排油孔相匹配的密封胶塞。
一种利用上述吸油材料重复率自动测定装置的测试方法，步骤如下：
(1)首先需要将吸油材料9放置入脱油罐体内的支撑隔板上，并关闭支撑隔板上的脱油孔，然后通过计算机1内的LabVIEW软件系统控制原油罐体12，通过控制原油罐体开关13打开罐体内的开关挡板15，使得罐体内的原油通过连接管16为输送至脱油罐体6中，并通过液体涡轮流量计14记录输送原油体积Q；
(2)关闭原油罐体的开关挡板15，使原油与脱油罐体6内的吸油材料9充分接触(接触时间约为10min±20s，不同吸油材料接触时间有所区别，具体视实验情况而定)完成饱和实验，通过LabVIEW软件系统打开脱油罐体下方的支撑隔板17的排油孔，将未被吸收的废油排出至盛油器皿中(排油时间约为30s±3s不同吸油材料接触时间有所区别，具体视实验情况而定)，记录电子天平10上盛油器皿11质量M1‐0；
(3)通过计算机LabVIEW软件系统控制脱油罐体6，打开脱油罐体下方脱油支撑隔板排油17，然后使脱油罐体6内活塞式脱油压缩机构5按照图1中所示的脱油机构挤压方向8向下挤压吸油材料9，经过反复压缩，直至放有盛油器皿11的电子天平10的后一项和前一项的天平质量差小于前一项质量的5％，即M1‐n和M1‐n‐1的质量差小于M1‐n‐1质量的5％，关闭脱油罐体脱油支撑隔板17的排油孔并记录压力传感器7在反复压缩过程中传送到数据采集控制分析系统的总的压力值P；
(4)多次重复步骤(1)～(3)，每次都经过压力值总和为P的反复压缩，并记录压缩前后电子天平的读数为M1‐n、M2‐n···Mk‐n(k＝3，4，5，6，7…)，直至最后一次压缩Mk‐n所产生的油量为M(1,2,3…k‐n)max的90％以下，停止测试，记录重复的次数即为吸油材料重复使用次数，其中k为重复步骤(1)～(3)的次数，取值为正整数。
实施例
以改性后苎麻纤维为例，称取约0.1g左右的改性后苎麻纤维样品放置入脱油罐体内的支撑隔板上，计算机labview软件系统控制原油罐体输送100ml(原油)至脱油罐体中；关闭原油罐体开关挡板使得原油与脱油罐体内吸油材料充分接触10min左右完成饱和实验；利用LabVIEW软件系统打开脱油罐体下方支撑隔板的排油孔，排油30s左右；然后计算机LabVIEW软件系统控制活塞式脱油压缩机构挤压吸油材料，反复压缩，直至放有盛油器皿的电子天平后一次所称质量与前一项所称质量的差小于5％，记录总压力值P；重复上述过程，在固定总压力为P的反复压缩后称取压缩后吸油材料下方的盛油器皿质量，直至最后一次压缩所产生的油量为吸油材料饱和时所产生油量的90％以下。停止实验，记录压缩次数。
本实验中苎麻纤维吸油材料重复利用次数在20次左右。苎麻纤维吸油材料多次压缩效果见图2。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种吸油材料重复利用率自动测试装置，其特征在于：包括原油供给系统，用于为吸油材料重复利用率测定持续提供原油；与所述原油供给系统连通的吸油材料挤压系统，用于实现对吸油材料的压缩提油；自动称量系统，位于所述吸油材料挤压系统的下方，用于对吸油材料压缩前后所产生油量进行称量，并输送数据到数据采集控制分析系统进行连续记录；分别与所述原油供给系统、吸油材料挤压系统、自动称量系统相连的数据采集控制分析系统，用于完成对自动测试装置中的数据记录与读取，并控制所述自动测试装置的工作；
其中，所述原油供给系统包括原油罐体，原油罐体上设有液体涡轮流量计；
所述吸油材料挤压系统包括脱油罐体和用于固定所述脱油罐体的支撑结构，所述脱油罐体通过连接管与所述原油罐体连通，脱油罐体内设置有活塞式脱油压缩机构，脱油罐体底部通过一支撑隔板封闭，所述支撑隔板上开设有排油孔，所述排油孔开孔处对应的设有排油孔密封开关，所述脱油罐体通过所述排油孔与所述自动称量系统连通；
所述自动称量系统包括电子天平和置于电子天平上的盛油器皿；
所述的数据采集控制分析系统由计算机和与所述计算机相连的计算机控制接口总成组成，所述的计算机控制接口总成设有若干计算机控制接口，所述计算机控制接口通过导线分别与所述原油供给系统、吸油材料挤压系统和自动称量系统相连接。
2.根据权利要求1所述的吸油材料重复利用率自动测试装置，其特征在于：所述支撑结构包括支撑架和位于所述支撑架与脱油罐体之间的支撑杆。
3.根据权利要求1所述的吸油材料重复利用率自动测试装置，其特征在于：所述脱油罐体与所述支撑隔板活动连接，且所述支撑隔板的开孔面积为隔板总面积的30～60％。
4.根据权利要求1所述的吸油材料重复利用率自动测试装置，其特征在于：所述脱油罐体支撑隔板内安置有压力传感器，用来记录活塞式脱油压缩机构对所述吸油材料的压力，所述压力传感器承受压力为0.1‐100KN，精度为0.1％FS。
5.根据权利要求1所述的吸油材料重复利用率自动测试装置，其特征在于：所述电子天平精度为0.0001g；所述液体涡轮流量计测量范围为1‐10m3/h，精度为±1.0％，工作环境的相对湿度为5％‐95％，环境温度‐40℃～+120℃。
6.根据权利要求1所述的吸油材料重复利用率自动测试装置，其特征在于：所述排油孔密封开关为与所述排油孔相匹配的密封胶塞。
7.一种利用权利要求1所述的吸油材料重复利用率自动测试装置的测试方法，其特征在于：所述方法采用自动压缩提取的方式对吸油材料的重复利用率进行测试，步骤如下：
(1)通过数据采集控制分析系统控制原油供给系统，打开原油罐体，通过连接管为脱油罐体输送原油，并通过液体涡轮流量计记录输送原油的体积Q；
(2)关闭原油供给系统，使原油与脱油罐体内的吸油材料充分接触使得吸油材料达到饱和吸油状态，然后打开脱油罐体底部的支撑隔板的排油孔将未被吸收的废油排出至盛油器皿中；记录电子天平上的示数为M1‐0；
(3)通过数据采集控制分析系统控制吸油材料挤压系统，使脱油罐体内活塞式脱油压缩机构以某一固定压力值向下挤压吸油材料，反复压缩，使得废油进入盛油器皿，直至盛油器皿下方的电子天平的示数的后一项M1‐n与前一项M1‐n‐1的质量差小于前一项质量的5％，关闭脱油罐体下方的支撑隔板上的排油孔，并记录上述步骤完结后传送到数据采集控制分析系统的总的压力值P；
(4)多次重复步骤(1)～(3)，每次都经过压力值总和为P的反复压缩，并记录压缩前后电子天平的读数为M1‐n、M2‐n···Mk‐n，直至最后一次压缩Mk‐n所产生的油量为M(1,2,3…k‐n)max的90％以下，停止测试，记录重复的次数即为吸油材料重复使用次数，其中k为重复步骤(1)～(3)的次数，取值为正整数。
8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中原油与脱油罐体内的吸油材料的接触时间为10min±20s，排油时间为30s±3s。
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