CN109556985A - 一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置及方法，所述装置包括：依次连接的恒温加热设备、第一烧瓶、冷凝管、尾接管以及第二烧瓶，其中，所述恒温加热设备的加热池内容纳有所述第一烧瓶的瓶身；所述第一烧瓶的瓶身内容纳有待测液体试样以及反渗透膜样片，所述反渗透膜样片浸泡在所述待测液体试样中；且所述待测液体试样为含有设定浓度的反渗透阻垢剂的液体试样；所述尾接管的进液口与所述冷凝管的出口密封连接；所述尾接管的出液口与所述第二烧瓶的入口密封连接；所述尾接管的抽气端与真空泵连接。应用本发明实施例，可以解决现有技术中存在的反渗透阻垢剂的性能测试不便和与实际工况不符的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻垢剂测试装置及方法，更具体涉及一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置及方法。
背景技术
反渗透阻垢剂是一种防止反渗透系统中反渗透膜表面难溶盐结垢的化学药品，由于其使用方便经济性好，目前广泛应用于反渗透系统中。但是由于目前反渗透阻垢剂种类繁多，品质性能亦参差不齐，所以对反渗透阻垢剂性能进行评定是十分必要的。
目前，反渗透阻垢剂性能评价装置，如申请号为201320686671.9的反渗透阻垢剂阻垢性能静态评价装置主要包括：磁力搅拌装置，磁力搅拌装置上放置水浴加热容器，在所述水浴加热容器中放置试验池，在试验池内的上部内侧壁上设置一用于储存可吸收CO2的固体药剂的药槽，试验池的顶部以橡胶塞封闭，在橡胶塞独立设置各通孔，并有温度计、pH电极、电导率电极和恒电位滴定仪滴管各自独立直立在各通孔中。由上可知，该装置在测试反渗透阻垢剂的性能时的原理是，采用反渗透阻垢剂配置模拟试验用水进行测试。但是，由于反渗透阻垢剂设备较为庞大，且操作繁琐，导致现有技术中存在反渗透阻垢剂的性能测试不便的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供了一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置及方法，以解决现有技术中存在的反渗透阻垢剂的性能测试不便的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
本发明实施例提供了一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，所述装置包括：依次连接的恒温加热设备、第一烧瓶、冷凝管、尾接管以及第二烧瓶，其中，
所述恒温加热设备的加热池内容纳有所述第一烧瓶的瓶身；
所述第一烧瓶的瓶身内容纳有待测液体试样以及反渗透膜样片，所述反渗透膜样片浸泡在所述待测液体试样中；且所述待测液体试样为含有设定浓度的反渗透阻垢剂的液体试样；
所述尾接管的进液口与所述冷凝管的出口密封连接；所述尾接管的出液口与所述第二烧瓶的入口密封连接；所述尾接管的抽气端与真空泵连接。
可选的，所述恒温加热设备为水浴加热设备，且所述第一烧瓶的瓶身浸入水浴加热设备的加热池内的水中。
可选的，所述第一烧瓶的为三口烧瓶；
所述三口烧瓶的一侧瓶口被封口塞密封；
所述三口烧瓶的另一侧瓶口被磨口温度计套管密封，且所述磨口温度计套管与伸入到所述第一烧瓶的瓶身内的第一温度计的一端固定。
可选的，所述装置还包括：克氏蒸馏头，所述第一烧瓶的出口与所述克氏蒸馏头的入口连接；
与所述克氏蒸馏头的入口直通设置的第一出口被橡胶塞封闭，所述第一出口与所述克氏蒸馏头的入口通过直管连通；
所述克氏蒸馏头的第二出口与所述冷凝管的入口密封连接，所述克氏蒸馏头的第二出口与所述克氏蒸馏头的入口通过弯管连通；
所述克氏蒸馏头的中间管的管内设置有第二温度计，且所述第二温度计与所述克氏蒸馏头的中间管口密封连接，其中，所述克氏蒸馏头的中间管的一端、所述弯管以及所述克氏蒸馏头的第二出口连通。
可选的，所述反渗透膜样片固定在连接杆的一端；
所述连接杆的另一端固定在所述橡胶塞上。
可选的，所述连接杆的另一端穿过所述橡胶塞与电机的输出轴固定；
所述电机通过悬挂装置固定在所述第一烧瓶的出口和/或所述克氏蒸馏头的第二出口的正上方。
可选的，所述反渗透膜样片的形状为矩形；
所述连接杆的一端与所述反渗透膜样片边缘的中点固定。
本发明实施例还提供了一种反渗透阻垢剂阻垢性能测试方法，应用于反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，所述装置包括：依次连接的恒温加热设备、第一烧瓶、冷凝管、尾接管以及第二烧瓶，
所述方法包括：
将体积为V的待测液体试样注入到第一烧瓶的瓶身中，且所述待测液体试样为含有设定浓度的反渗透阻垢剂的液体试样；
将设定尺寸的重量为G1的反渗透膜样片置于所述待测液体试样中；
依次组装恒温加热设备、第一烧瓶、冷凝管、尾接管以及第二烧瓶；
启动真空泵，使反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置中的压力保持在设定压力；
在恒温加热设备的加热温度为设定温度的条件下将待测液体试样的体积蒸发至原体积V的1/4；
测量蒸发后待测液体试样的导电率以及反渗透膜样片的质量变化量，并将待测液体试样的导电率以及反渗透膜样片的质量变化量作为反渗透阻垢剂阻垢性能评价结果。
可选的，所述设定压力为不高于4.2423kPa。
可选的，所述设定温度为30摄氏度。
本发明相比现有技术具有以下优点：
应用本发明实施例，通过利用常规的减压蒸馏装置实现了常温下试验水质的蒸发浓缩条件，相对于现有技术中使用反渗透阻垢剂配置模拟试验用水进行测试，使用的设备更加简单，而且试验过程控制更加简单，解决了现有技术中存在的反渗透阻垢剂的性能测试不便的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明实施例提供了一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置及方法，下面首先就本发明实施例提供的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置进行介绍。
图1为本发明实施例提供的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置的结构示意图，如图1所示，所述装置包括：依次连接的恒温加热设备10、第一烧瓶20、冷凝管30、尾接管40以及第二烧瓶50，其中，
所述恒温加热设备10的加热池内容纳有所述第一烧瓶20的瓶身；
所述第一烧瓶20的瓶身内容纳有待测液体试样以及反渗透膜样片21，所述反渗透膜样片21浸泡在所述待测液体试样中；且所述待测液体试样为含有设定浓度的反渗透阻垢剂的液体试样；
所述尾接管40的进液口与所述冷凝管30的出口密封连接；所述尾接管40的出液口与所述第二烧瓶50的入口密封连接；所述尾接管40的抽气端与真空泵(图中未示出)连接。
在进行反渗透阻垢剂的性能测试时，将体积为V的、含有设定浓度的反渗透阻垢剂的待测液体试样，如水注入第一烧瓶20的瓶身中。可以理解的是，第一烧瓶20的瓶身为第一烧瓶20位于述恒温加热设备10的加热池内的、用于盛放待测液体试样的膨大部分。
然后将烘干至恒重的，且质量为G1的反渗透膜样片21浸入待测液体试样中，然后将第一烧瓶20的出口与冷凝管30的入口密封连接，将冷凝管30的出口与尾接管40的入口密封连接，将尾接管40的出口与第二烧瓶50密封连接；另外连接好冷凝管30的冷凝水入口以及冷凝水出口，将尾接管40的抽气端与真空泵密封连接。
开启真空泵，通过抽真空装置维持反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置内压力为小于或者等于4.2423Kpa，例如，1Pa-4.2423Kpa之间的压力，开启恒温加热设备10，将设定温度设置为30度。
在上述压力条件下，使试验用水的沸点达到低于30摄氏度，此时试验用水开始蒸发，经过冷凝管30冷凝后汇聚在第二烧瓶50内，进而实现了水的减压蒸馏。
在实际应用中第二烧瓶50，可以为单口烧瓶。
当达到试验用水体积浓缩至原体积的1/4V后，此时表示模拟反渗透系统的回收率为75％(与实际工况相符)，测定水中的电导率、钙离子，同时取出反渗透样片烘干称重，重量为G2。
如果第一烧瓶20的瓶身内残留的水的电导率值越高，钙离子浓度越大的同时，且样片单位面积质量增加值△G＝G2-G1越低，表明参与成垢反应的离子越少，形成的碳酸钙越少，即在膜片表面沉积的垢越少，阻垢剂的阻垢效果越好。
另外，以反渗透阻垢剂1和阻垢剂2为例，通过试验测得到电导率1(DD1)和电导率2(DD2)，钙离子浓度1(Ca1)和钙离子浓度2(Ca2)，样片增重质量△G1和样片增重质量△G2。若DD1>DD2，和/或Ca1>Ca2，和/或△G1<△G2，表示阻垢剂1的阻垢效果优于阻垢剂2。
应用本发明图1所示实施例，通过利用常规的减压蒸馏装置实现了常温下试验水质的蒸发浓缩条件，相对于现有技术中使用反渗透阻垢剂配置模拟试验用水进行测试，使用的设备更加简单，而且试验过程控制更加简单，解决了现有技术中存在的反渗透阻垢剂的性能测试不便的技术问题。
再者，现有技术中使用的恒电位滴定仪在试验过程中只能模拟现实生产用水中的部分成垢离子，不能模拟现实生产中的其他物质对结果影响，与实际生产情况不符；而应用本发明实施例，将实际生产用水作为待测液体试样加入到第一烧瓶20中，即可模拟实际生产条件，相对于现有技术，得到的反渗透阻垢剂阻垢性能评价结果更加准确。
而且，现有技术中使用的恒电位滴定仪，其滴定过程耗时较长，导致评价周期较长，效率较低，而本发明实施例在低压条件下进行减压蒸馏，速度较快，缩短了反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验进程，提高了反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验效率。
另外，本发明实施例为密封装置，隔绝了装置内的气体与装置外的气体之间的流动，避免了空气中的CO2对评价结果的影响
最后，本发明实施例所需试验仪器较为常见，成本交底，还能适应多样变化的试验环境，适用于反渗透阻垢剂快捷筛选。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了更加方便的对第一瓶身进行加热，所述恒温加热设备10为水浴加热设备，且所述第一烧瓶20的瓶身浸入水浴加热设备的加热池内的水中。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了测试第一烧瓶20内的温度，所述第一烧瓶20的为三口烧瓶；
所述三口烧瓶的一侧瓶口被封口塞23密封；
所述三口烧瓶的另一侧瓶口被磨口温度计套管25密封，且所述磨口温度计套管25与伸入到所述第一烧瓶20的瓶身内的第一温度计27的一端固定。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了测试第一烧瓶20流入到冷凝器入口的蒸汽的温度，所述装置还包括克氏蒸馏头70，所述第一烧瓶20的出口与所述克氏蒸馏头70的入口连接；
与所述克氏蒸馏头70的入口直通设置的第一出口被橡胶塞71封闭，所述第一出口与所述克氏蒸馏头70的入口通过直管73连通；
所述克氏蒸馏头70的第二出口与所述冷凝管30的入口密封连接，所述克氏蒸馏头70的第二出口与所述克氏蒸馏头70的入口通过弯管75连通；
所述克氏蒸馏头70的中间管的管内设置有第二温度计77，且所述第二温度计77与所述克氏蒸馏头70的中间管口密封连接，其中，所述克氏蒸馏头70的中间管的一端、所述弯管75以及所述克氏蒸馏头70的第二出口连通。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了将反渗透膜样片21浸入在待测液体试样中，所述反渗透膜样片21固定在连接杆29的一端；
所述连接杆29的另一端固定在所述橡胶塞71上。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述连接杆29的另一端穿过所述橡胶塞71与电机80的输出轴81固定；
所述电机80通过悬挂装置90固定在所述第一烧瓶20的出口和/或所述克氏蒸馏头70的第二出口的正上方。
应用本发明上述实施例，随着电机80的转动，与电机80输出轴81连接的连接杆29随之转动，进而带动了反渗透膜样片21在待测液体试样中转动，进而可以在静态评价阻垢反渗透阻垢剂与反渗透膜的相互作用，以及水流对阻垢效果的影响。
可以理解的是，即使第一烧瓶20内的待测液体试样的液体蒸发至原体积的1/4V后，连接杆29的长度足以使反渗透膜样片21仍然可以浸泡在待测液体试样中。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了更加准确的模拟反渗透膜样片21与待测液体试样之间的流动状态，所述反渗透膜样片21的形状为矩形；
所述连接杆29的一端与所述反渗透膜样片21边缘的中点固定。
本发明实施例还提供了一种反渗透阻垢剂阻垢性能测试方法，应用于反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，所述装置包括：依次连接的恒温加热设备10、第一烧瓶20、冷凝管30、尾接管40以及第二烧瓶50，
所述方法包括：
将体积为V的待测液体试样注入到第一烧瓶20的瓶身中，且所述待测液体试样为含有设定浓度的反渗透阻垢剂的液体试样；
将设定尺寸的重量为G1的反渗透膜样片21置于所述待测液体试样中；
依次组装恒温加热设备10、第一烧瓶20、冷凝管30、尾接管40以及第二烧瓶50；
启动真空泵，使反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置中的压力保持在设定压力；
在恒温加热设备10的加热温度为设定温度的条件下将待测液体试样的体积蒸发至原体积V的1/4；
测量蒸发后待测液体试样的导电率以及反渗透膜样片21的质量变化量，并将待测液体试样的导电率以及反渗透膜样片21的质量变化量作为反渗透阻垢剂阻垢性能评价结果。
具体的，可以准备一定体积V的待测液体试样，如水样中加入一定浓度的某种反渗透阻垢剂，将加入反渗透阻垢剂的待测液体试样注入第一烧瓶20(三口烧瓶)中，准备1cm2反渗透膜样片21烘干恒重记录重量为G1，将样片悬挂于连接杆295上，将第一温度计27插入磨口温度计套管25中，且反渗透膜样片21和温度计测温端端部的高度低于液体体积为1/4V时液面的高度。磨口温度计套管25和封口塞23分别塞入第一烧瓶20瓶的两侧瓶口。将连接杆29套入橡胶塞71中，将橡胶塞71塞入克氏蒸馏头70的第一出口内，克氏蒸馏头70的入口与第一烧瓶20连接；将第二温度计77通过另一个温度计套管79固定在克氏蒸馏头70的中间管内，且保持第二温度计77的测温端端部与蒸汽出口齐平。将克氏蒸馏头70的第二出口，即蒸汽输出端与直流冷凝管30相连。直流冷凝管30的出口与尾接管40连接，尾接管40的末端与单口烧瓶相连。连接过程保持整个系统密封。
然后，通过真空泵维持系统内压力为小于等于4.2423Kpa，例如，1Pa-4.2423Kpa之间的压力，开启恒温加热设备10，并将设定温度设置为30度。通过降低系统内压力，使试验用水的沸点达到低于30摄氏度，此时试验用水开始蒸发浓缩，当达到试验用水体积浓缩至原体积的1/4V后，此时表示模拟反渗透系统的回收率为75％(与实际工况相符)，测定水中的电导率、钙离子，同时取出反渗透样片烘干称重，重量为G2。
如果第一烧瓶20的瓶身内残留的水的电导率值越高，钙离子浓度越大的同时，且样片单位面积质量增加值△G＝G2-G1越低，表明参与成垢反应的离子越少，形成的碳酸钙越少，即在膜片表面沉积的垢越少，阻垢剂的阻垢效果越好。
以反渗透阻垢剂1和阻垢剂2为例，通过试验测得到电导率1(DD1)和电导率2(DD2)，钙离子浓度1(Ca1)和钙离子浓度2(Ca2)，样片增重质量△G1和样片增重质量△G2。若DD1>DD2，Ca1>Ca2，△G1<△G2，表示阻垢剂1的阻垢效果优于阻垢剂2。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了快速的将待测液体试样的体积缩小，所述设定压力为不高于4.2423kPa。
应用本发明实施例，将设定压力设为不高于4.2423kPa，如0.1-4.2423kPa可以在常温下使得待测液的体积蒸发浓缩，以使蒸发过程的工况与反渗透的运行工况相符，相对于升温蒸发，由于升温会加速水中成垢离子的结垢趋势，就会对试验结果产生影响，而实际生产中是常温下的浓缩；在本发明实施例中，当系统中的压力降到4.2423时，水的沸点已经降到30度，保证了水的低温蒸发过程，可以很好的模拟反渗透过程中的实际工况。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，为了模拟反渗透膜样片21在实际应用中的工作状态，所述设定温度为30摄氏度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，其特征在于，所述装置包括：依次连接的恒温加热设备、第一烧瓶、冷凝管、尾接管以及第二烧瓶，其中，
所述恒温加热设备的加热池内容纳有所述第一烧瓶的瓶身；
所述第一烧瓶的瓶身内容纳有待测液体试样以及反渗透膜样片，所述反渗透膜样片浸泡在所述待测液体试样中；且所述待测液体试样为含有设定浓度的反渗透阻垢剂的液体试样；
所述尾接管的进液口与所述冷凝管的出口密封连接；所述尾接管的出液口与所述第二烧瓶的入口密封连接；所述尾接管的抽气端与真空泵连接。
2.根据权利要求1所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，其特征在于，所述恒温加热设备为水浴加热设备，且所述第一烧瓶的瓶身浸入水浴加热设备的加热池内的水中。
3.根据权利要求1所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，其特征在于，所述第一烧瓶的为三口烧瓶；
所述三口烧瓶的一侧瓶口被封口塞密封；
所述三口烧瓶的另一侧瓶口被磨口温度计套管密封，且所述磨口温度计套管与伸入到所述第一烧瓶的瓶身内的第一温度计的一端固定。
4.根据权利要求1所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，其特征在于，所述装置还包括：克氏蒸馏头，所述第一烧瓶的出口与所述克氏蒸馏头的入口连接；
与所述克氏蒸馏头的入口直通设置的第一出口被橡胶塞封闭，所述第一出口与所述克氏蒸馏头的入口通过直管连通；
所述克氏蒸馏头的第二出口与所述冷凝管的入口密封连接，所述克氏蒸馏头的第二出口与所述克氏蒸馏头的入口通过弯管连通；
所述克氏蒸馏头的中间管的管内设置有第二温度计，且所述第二温度计与所述克氏蒸馏头的中间管口密封连接，其中，所述克氏蒸馏头的中间管的一端、所述弯管以及所述克氏蒸馏头的第二出口连通。
5.根据权利要求4所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，其特征在于，所述反渗透膜样片固定在连接杆的一端；
所述连接杆的另一端固定在所述橡胶塞上。
6.根据权利要求5所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，其特征在于，所述连接杆的另一端穿过所述橡胶塞与电机的输出轴固定；
所述电机通过悬挂装置固定在所述第一烧瓶的出口和/或所述克氏蒸馏头的第二出口的正上方。
7.根据权利要求5所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，其特征在于，所述反渗透膜样片的形状为矩形；
所述连接杆的一端与所述反渗透膜样片边缘的中点固定。
8.一种反渗透阻垢剂阻垢性能测试方法，其特征在于，应用于反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置，所述装置包括：依次连接的恒温加热设备、第一烧瓶、冷凝管、尾接管以及第二烧瓶，
所述方法包括：
将体积为V的待测液体试样注入到第一烧瓶的瓶身中，且所述待测液体试样为含有设定浓度的反渗透阻垢剂的液体试样；
将设定尺寸的重量为G1的反渗透膜样片置于所述待测液体试样中；
依次组装恒温加热设备、第一烧瓶、冷凝管、尾接管以及第二烧瓶；
启动真空泵，使反渗透阻垢剂阻垢性能评价试验装置中的压力保持在设定压力；
在恒温加热设备的加热温度为设定温度的条件下将待测液体试样的体积蒸发至原体积V的1/4；
测量蒸发后待测液体试样的导电率以及反渗透膜样片的质量变化量，并将待测液体试样的导电率以及反渗透膜样片的质量变化量作为反渗透阻垢剂阻垢性能评价结果。
9.根据权利要求8所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能测试方法，其特征在于，所述设定压力为不高于4.2423kPa。
10.根据权利要求8所述的一种反渗透阻垢剂阻垢性能测试方法，其特征在于，所述设定温度为30摄氏度。
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