CN111389228B - 一种可调式中空纤维超滤系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调式中空纤维超滤系统，包括输液泵、中空纤维膜柱和控制器，中空纤维膜柱上设有三个端口，分别为入液端、透出端和回流端，中空纤维膜柱的入液端和输液泵的出液口通过管路连接，中间设有第一压力控制器；中空纤维膜柱的透出端通过管路依次连接第三压力控制器、第二流量控制器、检测装置后与收集池连接；中空纤维膜柱的回流端通过管路依次连接有第二压力控制器、第一流量控制器、自动调压阀，最终回流到循环罐；输液泵、第一压力控制器、第二压力控制器、第三压力控制器、第一流量控制器、第二流量控制器、自动调压阀分别与控制器连接，通过控制器内置的软件进行工艺方法编辑、参数设置，包括流量、跨膜压等关键工艺参数的控制，实现整个超滤过程的自动化控制，大大提高了超滤效率，适用于中试及生产规模。
Description
技术领域
本发明涉及一种可调节式中空纤维超滤系统，属于过滤系统领域。。
背景技术
中空纤维超滤是超滤技术中最为成熟与先进的一种技术，中空纤维管壁上布满微孔，孔径以能截留物质的分子量比较大，截留分子量可达几千至几十万；超滤技术是一种广泛用于水的净化，溶液分离、浓缩，以及从废水中提取有用物质，废水净化再利用领域的高新技术，特点是使用过程简单，不需加热，能源节约，低压运行，装置占地面积小。
目前的中空纤维超滤系统只能使用一种规格中空纤维膜柱，如果更换其他规格和尺寸的中空纤维膜柱，原系统结构就不能配套使用，必须重新改造原设备或者重新更换一台新设备来达到使用目的，会导致改造或者更换成本比较高，而且
无法恒定体积多倍超滤，样品回收率低，超滤效果差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种样品回收率高，超滤效果好，可供多个和多种规格中空纤维膜柱使用的可调节式中空纤维超滤系统。
为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案实现：一种可调式中空超滤系统，包括输液泵、中空纤维膜柱和控制器，所述输液泵的进液口连接循环罐，所述中空纤维膜柱上设有三个端口，分别为入液端、透出端和回流端，所述中空纤维膜柱的入液端和输液泵的出液口通过管路连接，中间设有第一压力控制器；所述中空纤维膜柱的透出端通过管路依次连接第三压力控制器、检测装置后与收集池连接；所述中空纤维膜柱的回流端通过管路依次连接有第二压力控制器自动调压阀，最终回流到循环罐；还包括补液泵、支撑结构1、入液阀、透出阀、回流阀和第一流量控制器、第二流量控制器；所述补液泵进液口与补液池连接，出液口与循环罐连接；所述支撑结构安装在系统机架的横梁上，所述入液阀安装在中空纤维膜柱的入液端，透出阀安装在中空纤维膜柱的透出端，回流阀安装在中空纤维膜柱的回流端；所述第一流量控制器安装在第二压力控制器的后面，第二流量控制器安装在三压力控制器的后面；所述循环罐、输液泵、第一压力控制器、二压力控制器、第三压力控制器、第一流量控制器、第二流量控制器、自动调压阀分别与控制器连接。
本发明的进一步改进在于：所述支撑结构由导向轴、导向轴支座和移动支架构成。
本发明的进一步改进在于：所述导向轴固定在系统机架的横梁上，导向轴支座与移动支架连接，导向轴支座穿过导向轴连接在导向轴上
本发明的进一步改进在于：所述导向轴支座固定在系统机架的横梁上，导向轴与移动支架连接，导向轴穿过导向轴支座连接在导向轴支座上。
本发明的进一步改进在于：所述回流阀、透出阀、第二压力控制器、第三压力控制器、第一流量控制器、第二流量控制器、检测装置、自动调压阀连接在移动支架上。
本发明的进一步改进在于：所述检测装置和控制器分别与计算机连接。
本发明的进一步改进在于：所述中空纤维膜柱至少1个。
本发明的进一步改进在于：所述输液泵和第一压力控制器间设有浓溶液收集阀。
本发明的进一步改进在于：所述第一流量控制器后面设有完整性测试阀。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明采用中空纤维膜柱相比传统的板式膜包过滤，在膜面积上的选择范围更加广泛，单根膜柱面积可以达到12m2，更高的水通量设计，大大提高了生产效率；
（2）本发明提供的一种可调式中空超滤系统可以根据需要在不更换或者更新设备的情况下，变换中空纤维膜柱数量和规格，操作简便，应用范围广，超滤效果好；
（3）本发明提供的可调式中空超滤系统通过补液泵，实现恒定体积多倍洗滤，从而使工艺进行的更加彻底；
（4）本发明一种可调式中空纤维超滤系统通过控制器内置的软件进行工艺方法编辑、参数设置，包括流量、跨膜压等关键工艺参数的控制，实现整个超滤过程的自动化控制，大大提高了超滤效率，相比现有超滤方式提高效率1倍以上；
（5）本发明一种可调式中空纤维超滤系统采用紧凑型设计，在考虑维护便利的情况下尽可能减小系统死体积，最小的循环体积更能满足不同规模样品的超滤工艺。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明支撑结构应用示意图
图中：1. 循环罐，2.输液泵， 3.补液泵，4.补液池 ，5.浓溶液收集阀，6.第一压力控制器，7.入液阀，8.中空纤维膜柱 ，9.透出阀，10.回流阀，11.第二压力控制器，12.第一流量控制器，13.完整性测试阀，14.自动调压阀，15.第三压力控制器，16.第二流量控制器，17. 检测装置，18.收集阀，19.收集池，20.控制器，21.计算机，22.支撑结构，23.系统机架，24.横梁，25.导向轴，26.导向轴支座，27移动支架。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。
一种可调式中空纤维超滤系统，包括循环罐1、输液泵2、补液泵3、补液池4、中空纤维膜柱8、入液阀7、透出阀9、回流阀10、第一压力控制器6、第二压力控制器11、第三压力控制器15、自动调压阀14、控制器20、计算机21、检测装置17、第一流量控制器12、第二流量控制器16、浓溶液收集阀5、完整性测试阀13、支撑结构22、导向轴25、导向轴支座26、移动支架27。
如图1所示，循环罐1分别与补液泵3的出液口和输液泵2的进液口连接，补液泵3的进液口与补液池4连接；中空纤维膜柱8上设有入液端、透出端和回流端这三个端口，入液阀7安装在入液端，回流阀10安装在回流端，透出阀9安装在透出端，通过增加入液阀7、透出阀9、回流阀10的个数实现多个中空纤维膜柱8的连接；中空纤维膜柱8的入液端和输液泵2的出液口通过管路连接，中间设有第一压力控制器6，第一压力控制器6与输液泵2间设有浓溶液收集阀5，当多次回流超滤完成后，通过输液泵2和浓溶液收集阀5进行循环罐1中浓溶液的收集；中空纤维膜柱8的透出端通过管路依次连接第三压力控制器15、第二流量控制器16、检测装置17后与收集池19连接，中空纤维膜柱8的回流端通过管路依次连接有第二压力控制器11、第一流量控制器12、自动调压阀14，最终回流到循环罐1；第一流量控制器12与自动调压阀14间设有完整性测试阀13，当连接的多个中空纤维膜柱8中有某个损坏时，可以通过完整性测试阀13，检测出；循环罐1、输液泵2、第一压力控制器6、第二压力控制器11、第三压力控制器15、自动调压阀14、第一流量控制器12、第二流量控制器16分别与控制器20连接，检测装置17和控制器20分别与计算机19连接，可以通过计算机19实时监测整个超滤过程，回流端的第一流量控制器12和透出端的第二流量控制器16能做到精准的流速控制，实现恒定流速工艺控制；根据入液端的第一压力控制器6、回流端的第二压力控制器11和透出端的第三压力控制器15所对应的压力值进行跨膜压值计算，设定自动调压阀14开度，实现恒定跨膜压。
如图2所示，支撑结构22安装在系统机架23的横梁24上，支撑结构22由导向轴25、导向轴支座26和移动支架27构成，连接方式有以下两种：第一种，导向轴25固定在系统机架23的横梁24上，导向轴支座26与移动支架23连接，导向轴支座26穿过导向轴25连接在导向轴25上；第二种，导向轴支座26固定在系统机架23的横梁24上，导向轴25与移动支架27连接，导向轴25穿过导向轴支座26连接在导向轴支座26上。
具体应用时：将透出阀、回流阀、第二压力控制器11、第三压力控制器15、第一流量控制器12、第二流量控制器16、检测装置17、自动调压阀14卡箍连接在移动支架27上，当需要更换不同规格的中空纤维膜柱时，通过移动支架的上下滑动，调节移动支架的高度，使得移动支架上各部件的位置改变，能够与更换后的中空纤维膜柱连接，可供多种规格的中空纤维膜柱的使用。
利用本发明的一种可调式中空纤维超滤系统在恒定跨膜压下对样品进行恒定体积多倍洗滤的步骤如下：
(1)在计算机21上设置输液泵2的循环流速，打开入液阀7、回流阀10、透出阀9、收集阀18，回流管路中自动调压阀14初始开口度为100％，运行系统，输液泵2将按照固定的循环流速注满中空纤维膜柱8，并回流到循环罐1；
(2) 保持输液泵2的流速不变，控制器20实时将第一压力控制器6、第二压力控制器11、第三压力控制器15的监测数据传输至计算机21，由显示屏显示出，并实时计算出当前的跨膜压，按照样品过滤工艺设置目的跨膜压；
(3) 目的跨膜压设置完毕后，输液泵2的循环流速保持不变，自动调整自动调压阀14的开口度，开口度降低的同时，第一压力控制器6、第二压力控制器11、第三压力控制器15的数值均在发生变化，跨膜压在逐渐增大，直至实时跨膜压达到设定目标值，此时自动调压阀14的开口度维持恒定；
(4) 控制器20实时反馈循环罐1称重模块的数值至计算机21界面，在计算机21上设定洗滤体积以及洗滤倍数，系统自动启动补液泵3；
(5) 补液泵3不断向循环罐1中补入缓冲液，循环罐1中的样品液一部分通过打开中空纤维膜柱8的回流阀10，回流至循环罐1再次循环超滤，另一部分通过打开中空纤维膜柱8的透出阀9和收集阀18，由收集池19收集，整个循环罐内1的液体保持恒定的重量，系统通过透出端的检测装置17监测洗滤状态；
(6) 透出端收集液体的体积逐渐增大，当透出端的体积达到设置的洗滤体积时，整个样品的洗滤结束，此时循环罐1中的浓缩液通过打开浓溶液收集阀5收集。
本发明通过控制器20内置的软件进行工艺方法编辑、参数设置，包括流量、跨膜压等关键工艺参数的控制，实现整个超滤过程的自动化控制，大大提高了超滤效率，适用于中试及生产规模。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可调式中空纤维超滤系统，包括输液泵、中空纤维膜柱和控制器，所述输液泵的进液口连接循环罐，所述循环罐设有称重模块，所述中空纤维膜柱上设有三个端口，分别为入液端、透出端和回流端，所述中空纤维膜柱的入液端和输液泵的出液口通过管路连接，中间设有第一压力控制器；所述中空纤维膜柱的透出端通过管路依次连接第三压力控制器、检测装置后与收集池连接；所述中空纤维膜柱的回流端通过管路依次连接有第二压力控制器、自动调压阀，最终回流到循环罐；其特征在于：还包括补液泵、支撑结构、入液阀、透出阀、回流阀和第一流量控制器、第二流量控制器；所述补液泵进液口与补液池连接，出液口与循环罐连接；所述支撑结构安装在系统机架的横梁上，所述入液阀安装在中空纤维膜柱的入液端，透出阀安装在中空纤维膜柱的透出端，回流阀安装在中空纤维膜柱的回流端；所述第一流量控制器安装在第二压力控制器的后面，第二流量控制器安装在第三压力控制器的后面；所述循环罐、输液泵、第一压力控制器、第二压力控制器、第三压力控制器、第一流量控制器、第二流量控制器、自动调压阀分别与控制器连接，所述检测装置和控制器分别与计算机连接，控制器实时反馈循环罐称重模块的数值至计算机界面，在计算机上设定洗滤体积以及洗滤倍数，系统自动启动补液泵。
2.根据权利要求1所述的一种可调式中空纤维超滤系统，其特征在于：所述支撑结构由导向轴、导向轴支座和移动支架构成。
3.根据权利要求2所述的一种可调式中空纤维超滤系统，其特征在于：所述导向轴固定在系统机架的横梁上，导向轴支座与移动支架连接，导向轴支座穿过导向轴连接在导向轴上。
4.根据权利要求2所述的一种可调式中空纤维超滤系统，其特征在于：所述导向轴支座固定在系统机架的横梁上，导向轴与移动支架连接，导向轴穿过导向轴支座连接在导向轴支座上。
5.根据权利要求2所述的一种可调式中空纤维超滤系统，其特征在于：所述回流阀、透出阀、第二压力控制器、第三压力控制器、第一流量控制器、第二流量控制器、检测装置、自动调压阀连接在移动支架上。
6.根据权利要求1所述的一种可调式中空纤维超滤系统，其特征在于：所述中空纤维膜柱至少1个。
7.根据权利要求1所述的一种可调式中空纤维超滤系统，其特征在于：所述输液泵和第一压力控制器间设有浓溶液收集阀。
8.根据权利要求1所述的一种可调式中空纤维超滤系统，其特征在于：所述第一流量控制器后面设有完整性测试阀。
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