CN110280141A - 一种中空纤维膜通量测试装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中空纤维膜通量测试装置及其工作方法，与外部气源相连，所述通量测试装置包括通量测试机构、泡点测试机构以及调节机构。所述调节机构与所述外部气源相连并分别连接通量测试机构以及泡点测试机构，所述调节机构将外部气源提供的动力分别分配给通量测试机构以及泡点测试机构，并调节动力大小。本发明通过调节机构将外部气源与通量测试机构以及泡点机构相连，将动力分别分配给通量测试机构以及泡点机构，使得通量测试以及泡点测试可以同时进行。
Description
技术领域
本发明涉及中空纤维膜通量检测的技术领域，具体是涉及一种中空纤维膜通量测试装置及其工作方法。
背景技术
随着膜法水处理市场的不断扩大，中空纤维膜在水处理行业由于具有更大的比表面积而拥有更广泛的用途，中空纤维膜的研发生产也迅速发展，理想的膜过程应该是同时具有好的选择性和较高的渗透性，实际上这两者之间往往存在矛盾，在两者之间寻找合适的平衡一直是膜分离技术研究中一个重要内容。中空纤维膜在水处理上应用的最大障碍在于高通量带来的膜污染，孔太小，通量会很低；孔太大，会使污染物进入到膜孔并吸附、截留在膜孔内部，加快膜污染的速率。孔径大小存在一个合适的范围，按需要对膜孔结构进行精细选择从而减轻污染、防止膜的堵塞非常重要。所以研发生产中即时进行孔径测试和通量测试就非常重要。
膜分离基本原理是用压力差作为推动力，利用膜孔的渗透和截留性质，使不同的组分实现分离，膜分离的工作效率以渗透通量和分离效率作为衡量指标。
泡点法是用来表征膜最大孔尺寸的一种简单方法，这种方法主要是测定将空气吹过充满液体的膜所需的压力。中空纤维膜丝与液体(如水)接触，液体使膜润湿，此时所有孔都充满液体。中空纤维膜丝与空气相连，当空气压力逐渐增大到一定值时，气泡会透过膜。
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。
但是现有技术中，中空纤维膜检测设备虽然能够对纤维膜的泡点以及水通量进行检测，但是两者只能逐一检测，不能同时运行，这样检测效率大大降低。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种可以同时检测纤维膜泡点以及水通量的中空纤维膜通量测试装置及其工作方法。
具体技术方案如下：
一种中空纤维膜通量测试装置，与外部气源相连，所述通量测试装置包括通量测试机构、泡点测试机构以及调节机构；
所述调节机构与所述外部气源相连并分别连接通量测试机构以及泡点测试机构，所述调节机构将外部气源提供的动力分别分配给通量测试机构以及泡点测试机构，并调节动力大小。
较佳的，所述调节机构包括：第一输气单元、第二输气单元以及第三输气单元，所述第一输气单元一端与所述外部气源相连，另一端分别连接所述第二输气单元以及第三输气单元，所述第二输气单元与所述通量测试机构相连，所述第三输气单元与所述泡点测试机构相连，将气源的动力分别输出通量测试机构和泡点测试机构。
较佳的，所述通量测试机构包括储水单元，输水单元以及通量测试单元，其中所述储水单元分别连接所述输水单元以及第二输气单元，所述输水单元还与所述通量测试单元相连。
较佳的，所述泡点测试机构包括泡点测试单元以及泡点测试控制单元，所述泡点测试单元与所述第三输气单元相连通，所述泡点测试控制单元设置在所述第三输气单元上。
较佳的，所述第一输气单元包括第一气管以及调压件，所述第一气管的一端连接所述外部气源，另一端分别连接所述第二输气单元以及第三输气单元，所述调压件设置在所述第一气管上；
所述第二输气单元包括第二气管以及通量控制件，所述第二气管的一端与所述第一气管相连，另一端连接所述储水单元相连，所述通量控制件设置在所述第二气管上；
所述第三输气单元包括第三气管以及泡点控制件，所述第三气管的一端与所述第一气管相连，另一端包括至少一个支气管，所述支气管连接所述泡点测试机构，所述泡点控制件设置在所述第三气管上，控制所述第三气管的开闭。
较佳的，所述储水单元包括一储水箱、进水组件以及排气组件，所述储水箱包括与进水组件相连的入水口、与输水单元相连的出水口、与第二气管相连的进气口以及与排气组件相连的排气口；
所述输水单元包括第一输水管道、第一排水管道以及若干第二输水管道，其中所述第一输水管道的一端与出水口相连，另一端与所述第二输水管道相连通，所述第一排水管道一端与第一输水管道相连通，另一端与外部相连通用以排水，所述第一排水管道上设置有控制第一排水管道开闭的排水控制阀，所述第二输水管道的另一端与通量测试单元相连；
所述通量测试单元包括通量调节件以及通量测试组件，其中所述通量调节件与通量测试组件分别与所述第二输水管道一一对应，所述通量调节件设置在对应的第二输水管道，而所述通量测试组件则与对应的第二输水管道相连。
较佳的，所述泡点测试单元包括泡点调节件以及泡点测试组件，泡点调节件以及所述泡点测试组件的数量与所述支气管数量对应，所述泡点调节件设置在对应的支气管上，且所述泡点测试组件与对应的支气管出气口相连。
较佳的，还包括一箱体，所述泡点机构、通量测试机构以及调节机构均设置在所述箱体内，所述箱体还包括水循环腔，所述泡点测试组件以及所述通量测试组件均设置在所述水循环腔的上方，且所述水循环腔上设置有若干进水孔，水循环腔内设只有一与所述第一排水管道相连通的第二排水管道，所述第二排水管道设置在所述第一排水管道出水口以及排水控制阀之间，进而将测试用后的水直接排出。
此外，提供一种中空纤维膜通量测试装置的工作方法，包括步骤：
S1：测试调节机构、泡点机构以及通量测试机构是否通畅；
S2：通量测试注水；
S3：通量测试管路排气；
S4:进行泡点和或通量测试；
S5:设备排空。
较佳的，所述步骤S4具体包括：
S41：安装被测膜丝样品，打开泡点总阀以及分阀，缓慢调试电子调压计至浸泡膜丝样品的储液罐中出现第一串连续的气泡时的压力值则为泡点压力，随后关闭泡点总阀和泡点分阀，电子调压计归零；
S42：安装被测产品，打开通量总阀以及通量分阀，缓慢调试电子调压计至压力值显示为一定数值开始测试膜通量，测试完成后关闭通量总阀以及通量分阀，电子调压计归零；
较佳的，S41与S42顺序不分先后，也可同时进行。
上述技术方案的积极效果是：
(1)本发明中，将泡点机构，通量测试机构以及调节机构进行整合，实现了纤维膜泡点测试以及通量测试的一体化设计，同时在箱体中设置有水循环腔，通过进水孔将使用后的水由第一排水管道以及第二排水管道排出。
(2)此外，本发明中，此外第一气管，第二气管以及第三气管的设置，由于第二气管连接通量测试机构，第三气管连接泡点测试机构，进而使得泡点测试与通量测试均由不同的管路提供动力，并通过通量总阀以及泡点总阀分别控制第二气管以及第三气管的通断，使得泡点机构以及通量测试机构既可以同时运行也可以分别运行，使得纤维膜检测更加的便捷。
附图说明
图1为本发中空纤维膜通量测试装置的结构示意图；
图2为本发明中空纤维膜通量测试装置中调节机构与箱体相配合的俯视图；
图3为本发明中空纤维膜通量测试装置中通量测试机构与箱体相配合的内部结构示意图；
图4为本发明中空纤维膜通量测试装置调节结构的结构示意图；
图5为本发明中空纤维膜通量测试装置中输水单元的结构示意图。
附图中：1、箱体；11、进水孔；21、通量测试组件；22、排气阀；23、进水阀23；24、通量分阀；31、泡点测试组件；32、泡点分阀；33、泡点总阀；41、电子调压计；42、通量总阀；43、第一气管；44、第二气管；45、第三气管；46、支气管；51、第一输水管道；52、第二输水管道；53、第一排水管道；54、第二排水管道；55、排水控制阀；61、储水箱；611、入水口；612、排气口；613、进气口；62、排气管；63、进水管。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明提供的作具体阐述。
实施例一：
图1为本发中空纤维膜通量测试装置的结构示意图；请参阅图1所示，示出了一种较佳的中空纤维膜通量测试装置，与外部气源相连，进而为通量测试以及泡点测试提供动力源。所述通量测试装置包括通量测试机构、泡点测试机构以及调节机构。
所述调节机构与所述外部气源相连并分别连接通量测试机构以及泡点测试机构，所述外部气源为所述通量测试机构以及泡点测试机构的检测运行提供动力，所述调节机构将外部气源提供的动力分别分配给通量测试机构以及泡点测试机构，并调节动力大小。
本发明中，通过调节机构将外部气源与通量测试机构以及泡点机构相连，将动力分别分配给通量测试机构以及泡点机构，使得通量测试以及泡点测试可以同时进行。
实施例二
本实施中，更具体的，所述调节机构包括第一输气单元、第二输气单元以及第三输气单元，其中，所述第一输气单元一端与所述外部气源相连，另一端分别连接所述第二输气单元以及第三输气单元。所述第一输气单元对外部气源提供的动力进行调节分配。第二输气单元与所述通量测试机构相连，所述第三输气单元与所述泡点测试机构相连，将气源的动力分别输出通量测试机构和泡点测试机构，进而控制其运行。
本实施中，更具体的，所述通量测试机构包括储水单元，输水单元以及通量测试单元，其中所述储水单元分别连接所述输水单元以及第二输气单元，所述输水单元还与所述通量测试单元相连。所述第二输气单元将外部气源所提供的动力输送至所述储水单元，并将储水单元中的水通过输水单元输出至所述通量测试单元，进而对纤维膜进行测试。
此外，所述泡点测试机构包括泡点测试单元以及泡点测试控制单元，所述泡点测试单元与所述第三输气单元相连通，所述泡点测试控制单元设置在所述第三输气单元上，通过控制所述第三输气单元输送的外部气源，进而控制所述泡点测试单元的运行。
本发明中，所述调节机构通过设置多个输气单元，进而将气源输送至不同的机构，进而防止泡点机构与通量测试机构运行时相干涉，实现了两个机构同时运行。
实施例三
图2为本发明中空纤维膜通量测试装置中调节机构与箱体相配合的俯视图；图3为本发明中空纤维膜通量测试装置中通量测试机构与箱体相配合的内部结构示意图；图4为本发明中空纤维膜通量测试装置调节结构的结构示意图；图5为本发明中空纤维膜通量测试装置中输水单元的结构示意图。请结合图2至图5所示，本实施例中，所述第一输气单元包括第一气管43以及调压件，所述第一气管43的一端连接所述外部气源，另一端分别连接所述第二输气单元以及第三输气单元，所述调压件设置在所述第一气管43上，用以对第一气管43、第二输气单元以及第三输气单元内部的压力进行调节，进而实现对泡点检测以及通量检测压力的控制。其中所述调压件可以为电子调压计41，手动调压阀等，本实施例中调压件优选为电子调压计41。
所述第二输气单元包括第二气管44以及通量控制件，其中，所述第二气管44的一端与所述第一气管43相连，另一端连接所述储水单元相连，进而为所述通量检测机构的运行提供动力，所述通量控制件设置在所述第二气管44上，控制所述第二气管44的开闭。本实施例中，所述通量控制件为通量总阀42。
所述第三输气单元包括第三气管45以及泡点控制件，其中，所述第三气管45的一端与所述第一气管43相连，另一端包括至少一个支气管46，所述支气管46连接所述泡点测试机构，为泡点测试机构的运行提供气源。所述泡点控制件设置在所述第三气管45上，控制所述第三气管45的开闭，本实施例中所述泡点控制件为泡点总阀33。
所述储水单元包括一储水箱61、进水组件以及排气组件。所述储水箱61包括与进水组件相连的入水口611、与输水单元相连的出水口、与第二气管44相连的进气口613以及与排气组件相连的排气口612。本发明中所述储水箱61通过进水组件以及排气组件的设置进而实现与外部的连通或者关闭，从而实现了向储水箱61灌水以及通过气源驱动储水箱61内的液体向输水单元流动。
所述输水单元包括第一输水管道51、第一排水管道53以及若干第二输水管道52，其中所述第一输水管道51的一端与出水口相连，另一端与所述第二输水管道52相连通，此外所述第一排水管道53一端与第一输水管道51相连通，另一端与外部相连通用以排水。所述第一排水管道53上设置有控制第一排水管道53开闭的排水控制阀55，所述第二输水管道52的另一端与通量测试单元相连。
所述通量测试单元包括通量调节件以及通量测试组件21，其中所述通量调节件与通量测试组件21分别与所述第二输水管道52一一对应。所述通量调节件设置在对应的第二输水管道52，而所述通量测试组件21则与对应的第二输水管道52相连。所述通量调节件为通量分阀24。
所述泡点测试单元包括泡点调节件以及泡点测试组件31，其中，泡点调节件以及所述泡点测试组件31的数量与所述支气管46数量对应，所述泡点调节件设置在对应的支气管46上，且所述泡点测试组件31与对应的支气管46出气口相连。所述泡点调节件为泡点分阀32。
本实施例中，所述支气管46优选为1条。
所述第二输水管道52为2条。
所述排气组件包括与排气口612相连的排气管62，以及设置在所述排气管62上的排气阀22；所述进水组件包括与入水口611相连的进水管63以及设置在所述进水管63上的进水阀23。
实施例四
本实施例中还包括一箱体1，所述泡点机构、通量测试机构以及调节机构均设置在所述箱体1内，进而使得本发明实现了泡点检测以及通量检测的一体化设计。
此外，所述箱体1还包括水循环腔，所述泡点测试组件31以及所述通量测试组件21均设置在所述水循环腔的上方，且所述水循环腔上设置有若干进水孔11，水循环腔内设只有一与所述第一排水管道53相连通的第二排水管道54，所述第二排水管道54设置在所述第一排水管道53出水口以及排水控制阀55之间，进而将测试用后的水直接排出。
此外所述进水组件包括进水管63以及设置在所述进水管63上的进水控制阀；所述排气组件包括排气管62以及设置在所述排气管62上的排气控制阀。
此外，所述第一输水管道51上还设置有流量测试装置，用以显示流量。
本发明中，当进行泡点检测而不进行通量检测时，关闭通量总阀42，打开泡点总阀33、泡点分阀32，气体由第一输气管进入通过第三气管45到达支气管46，并由泡点测试组件31进行输出，调整电子调压计41数值，进而对纤维膜进行测试,爆破点测试方式与泡点测试方式同理。
当进行通量检测而不进行泡点检测时，首先向储水箱61中注水，注水完毕后关闭泡点总阀33，防止气体流向第三输气管，打开通量总阀42、通量分阀24，关闭排气阀22，进水阀23，以及排水控制阀55。并调整电子调压计41数值，气体由第一输气管进入通过第二气管44，通量总阀42对输入储水箱61中的气体量进行调节，气体进入储水箱61后对储水箱61内压力增大，进而将水挤压至第一输水管道51，随后进入至第二输水管道52，并通过通量测试组件21输出，所述输水通量分阀24通过对阀口的调节，进而调节通量测试组件21输出的水流，从而对纤维膜进行检测。
当同时进行通量检测与泡点检测时，则关闭排气阀22，进水阀23，以及排水控制阀55，打开通量总阀42，通量分阀24，泡点总阀33以及泡点分阀32，随后打开气源，使得气体由第一气管43进入随后分别向第二气管44以及第三气管45流动。调整电子调压计41数值，随后获得所需数值。
而使用过后的水通过进水孔11流入水循环腔中，并通过第一排水管道53以及第二排水管道54排出。
仪器使用完毕后打开排气阀22、排水控制阀55将储水箱61中的水排空。
本发明中，将泡点机构，通量测试机构以及调节机构进行整合，实现了纤维膜泡点测试以及通量测试的一体化设计，同时在箱体1中设置有水循环腔(图中未显示)，通过进水孔11将使用后的水由第一排水管道53以及第二排水管道54排出。此外，本发明中，此外第一气管43，第二气管44以及第三气管45的设置，由于第二气管44连接通量测试机构，第三气管45连接泡点测试机构，进而使得泡点测试与通量测试均由不同的管路提供动力，并通过通量总阀42以及泡点总阀33分别控制第二气管44以及第三气管45的通断，使得泡点机构以及通量测试机构既可以同时运行也可以分别运行，使得纤维膜检测更加的便捷。
此外，一种较佳的中空纤维膜通量测试装置的工作方法，包括步骤；
S1：测试调节机构、泡点机构以及通量测试机构是否通畅；
S2：通量测试注水；
S3：通量测试管路排气；
S4:进行泡点和或通量测试；
S5:设备排空。
具体的，所述步骤S1还包括步骤：
S11：关闭管路上的所有阀门，接通电源、气源；
S12：关闭电子调压计41并归零设置。
具体的步骤S2包括步骤：
S21：调整电子调压计41到一定数值；
S22：打开泡点总阀33以及泡点分阀32，检查气路是否通畅；
S23：关闭泡点总阀33以及泡点分阀32；
S24：打开通量总阀42以及通量分阀24，检查通量测试管路是否通畅；
S25：关闭通量总阀42以及通量分阀24。
具体的步骤S3包括步骤：
S31：将电子调压计41调整至0MP；
S32：打开排气阀22以及进水阀23；
S33：通过进水阀23向储水箱61中注水，注水高度不得超过储水箱61高度的3/4，进而防止水流溢出。
S34：关闭进水阀23以及排气阀22。
具体的步骤S4还包括：
S41：安装被测产品(膜丝样品)，打开泡点总阀33以及分阀，缓慢调试电子调压计41至浸泡膜丝样品的储液罐中出现第一串连续的气泡时的压力值则为泡点压力，随后关闭泡点总阀33和泡点分阀32，电子调压计41归零。
S42：安装被测产品，打开通量总阀42以及通量分阀24，其中可打开任一分阀或都打开，缓慢调试电子调压计41至压力值显示为一定数值开始测试膜通量，测试完成后关闭通量总阀42以及通量分阀24，电子调压计41归零。本步骤中电子调压计数值为0.1MP。
其中S41与S42顺序不分先后，也可同时进行。
具体的，步骤S5包括步骤：
S51：储水箱61排空，打开排气阀22以及排水控制阀55，将储水箱61内的水排空，排空后关闭相应阀门；
S52：打开通量总阀42和分阀，调整电子调压计41到一定数值，将管路中的水排空。
本发明的运行过程实现了泡点机构以及通量测试机构既可以同时运行也可以分别运行，使得纤维膜检测更加的便捷。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种中空纤维膜通量测试装置，与外部气源相连，其特征在于，所述通量测试装置包括通量测试机构、泡点测试机构以及调节机构；
所述调节机构与所述外部气源相连并分别连接通量测试机构以及泡点测试机构，所述调节机构将外部气源提供的动力分别分配给通量测试机构以及泡点测试机构，并调节动力大小。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜通量测试装置，其特征在于，所述调节机构包括：第一输气单元、第二输气单元以及第三输气单元，所述第一输气单元一端与所述外部气源相连，另一端分别连接所述第二输气单元以及第三输气单元，所述第二输气单元与所述通量测试机构相连，所述第三输气单元与所述泡点测试机构相连，将气源的动力分别输出通量测试机构和泡点测试机构。
3.根据权利要求2所述的中空纤维膜通量测试装置，其特征在于，所述通量测试机构包括储水单元，输水单元以及通量测试单元，其中所述储水单元分别连接所述输水单元以及第二输气单元，所述输水单元还与所述通量测试单元相连。
4.根据权利要求2所述的中空纤维膜通量测试装置，其特征在于，所述泡点测试机构包括泡点测试单元以及泡点测试控制单元，所述泡点测试单元与所述第三输气单元相连通，所述泡点测试控制单元设置在所述第三输气单元上。
5.根据权利要求4所述的中空纤维膜通量测试装置，其特征在于，所述第一输气单元包括第一气管以及调压件，所述第一气管的一端连接所述外部气源，另一端分别连接所述第二输气单元以及第三输气单元，所述调压件设置在所述第一气管上；
所述第二输气单元包括第二气管以及通量控制件，所述第二气管的一端与所述第一气管相连，另一端连接所述储水单元相连，所述通量控制件设置在所述第二气管上；
所述第三输气单元包括第三气管以及泡点控制件，所述第三气管的一端与所述第一气管相连，另一端包括至少一个支气管，所述支气管连接所述泡点测试机构，所述泡点控制件设置在所述第三气管上，控制所述第三气管的开闭。
6.根据权利要求5所述的中空纤维膜通量测试装置，其特征在于，所述储水单元包括一储水箱、进水组件以及排气组件，所述储水箱包括与进水组件相连的入水口、与输水单元相连的出水口、与第二气管相连的进气口以及与排气组件相连的排气口；
所述输水单元包括第一输水管道、第一排水管道以及若干第二输水管道，其中所述第一输水管道的一端与出水口相连，另一端与所述第二输水管道相连通，所述第一排水管道一端与第一输水管道相连通，另一端与外部相连通用以排水，所述第一排水管道上设置有控制第一排水管道开闭的排水控制阀，所述第二输水管道的另一端与通量测试单元相连；
所述通量测试单元包括通量调节件以及通量测试组件，其中所述通量调节件与通量测试组件分别与所述第二输水管道一一对应，所述通量调节件设置在对应的第二输水管道，而所述通量测试组件则与对应的第二输水管道相连。
7.根据权利要求6所述的中空纤维膜通量测试装置，其特征在于，所述泡点测试单元包括泡点调节件以及泡点测试组件，泡点调节件以及所述泡点测试组件的数量与所述支气管数量对应，所述泡点调节件设置在对应的支气管上，且所述泡点测试组件与对应的支气管出气口相连。
8.根据权利要求7所述的中空纤维膜通量测试装置，其特征在于，还包括一箱体，所述泡点机构、通量测试机构以及调节机构均设置在所述箱体内，所述箱体还包括水循环腔，所述泡点测试组件以及所述通量测试组件均设置在所述水循环腔的上方，且所述水循环腔上设置有若干进水孔，水循环腔内设只有一与所述第一排水管道相连通的第二排水管道，所述第二排水管道设置在所述第一排水管道出水口以及排水控制阀之间，进而将测试用后的水直接排出。
9.一种具有权利要求1至8任意一项所述的中空纤维膜通量测试装置的工作方法，其特征在于，包括步骤：
S1：测试调节机构、泡点机构以及通量测试机构是否通畅；
S2：通量测试注水；
S3：通量测试管路排气；
S4:进行泡点和或通量测试；
S5:设备排空。
10.根据权利要求9所述的中空纤维膜通量测试装置的工作方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41：安装被测膜丝样品，打开泡点总阀以及分阀，缓慢调试电子调压计至浸泡膜丝样品的储液罐中出现第一串连续的气泡时的压力值则为泡点压力，随后关闭泡点总阀和泡点分阀，电子调压计归零；
S42：安装被测产品，打开通量总阀以及通量分阀，缓慢调试电子调压计至压力值显示为一定数值开始测试膜通量，测试完成后关闭通量总阀以及通量分阀，电子调压计归零。
11.根据权利要求10所述的中空纤维膜通量测试装置的工作方法，其特征在于，
S41与S42顺序不分先后，也可同时进行。
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| CN201910557318.2A CN110280141A (zh) | 2019-06-25 | 2019-06-25 | 一种中空纤维膜通量测试装置及其工作方法 |
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Citations (4)
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| JP2003144866A (ja) * | 2001-11-07 | 2003-05-20 | Suido Kiko Kaisha Ltd | 膜破断検知機能を備えた大孔径中空糸膜モジュール式ろ過装置 |
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-
2019
- 2019-06-25 CN CN201910557318.2A patent/CN110280141A/zh active Pending
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