CN115193266A - 一种原位监测渗透离子浓度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种原位监测渗透离子浓度的装置，涉及膜渗透和浓度监测技术领域。该原位监测渗透离子浓度的装置，包括下渗透装置和上渗透装置，所述上渗透装置与下渗透装置之间设置有渗透膜，所述上渗透装置的右侧中间贯穿并固定连接有高浓度溶液流通管道，所述下渗透装置的右侧中间贯穿并固定连接有低浓度溶液流通管道，所述高浓度溶液流通管道、低浓度溶液流通管道中间均贯穿设置有蠕动泵和旋转阀，所述高浓度溶液流通管道和低浓度溶液流通管道的另一端均贯穿设置有浓度传感器。通过蠕动泵自动传输溶液至渗透装置及浓度传感器内，增加了装置的自动化，通过浓度传感器实现实时原位监测离子浓度，以便于判断渗透膜的截留效果。

Description

一种原位监测渗透离子浓度的装置

技术领域

本发明涉及膜渗透和浓度监测技术领域，具体为一种原位监测渗透离子浓度的装置。

背景技术

渗透是水分子经半透膜扩散的现象，水由水浓度大的区域自然流向水浓度低的区域，直到浓度大的地方所产生的渗透压与水的压头相等时，渗透停止，进入到一个平衡状态，即膜两侧存在水的交换，但交换量相同。半透膜在化学上的定义是一种只允许水分子通过，而溶液中的盐类则不能通过的膜。膜渗透法在如今的污水处理以及海水淡化中运用非常普遍。

含金属离子废水是冶金、电镀、化工等领域常见的一类废水，具有排放量大、组成复杂、对微生物和植物等毒害作用强等特点，因而常规的化学和物理处理方法成本高。通常金属离子的常用分离方法有吸附、沉淀、离子交换和膜分离等方法。膜分离技术以其选择性好、无相变、适应性强、能耗低等优点而备受关注。同时，膜分离法也被广泛运用在海水淡化，我国人均淡水资源相对匮乏，不足全球平均水平的1/4。海水淡化作为沿海地区非常规的新型水资源，为水供应结构的优化和水资源的补充供给提供了有效方式。我国是海洋强国，对海水进行有效地开发利用，可成为淡水重要的补充来源。海水淡化作为沿海地区非常规的新型水资源，其开发利用已逐渐受到中央和地方政府的重视。海水资源综合利用的研究有3个重要领域：(1)海水淡化，即运用海水淡化的方法生产淡水，是海水利用的主要形式；(2)海水直接使用，即用海水代替淡水，应用于工业冷却水及生活用水；(3)综合利用化学资源，提取海水中的化学元素，进行深加工处理。全球淡水只占总水资源的2.5％，而海水占97.5％，海水是水资源的重要宝库。开发海水综合利用及淡化技术已经是沿海人口稠密地区淡水资源供给的主要途径之一。膜分离法设备投资少、运行费用以及单位制水成本低，目前已广泛应用在海水淡化中。在当前膜法处理时，无法原位监测渗透离子的浓度，需要每次去更换其他仪器进行检测，这是非常不便的，因此，本发明旨在发明一种可以原位且实时监测渗透离子浓度的装置，为膜渗透方法提供更为便捷的检测装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种原位监测渗透离子浓度的装置，解决了的在当前膜法处理时，无法原位监测渗透离子的浓度，需要每次去更换其他仪器进行检测而十分麻烦的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种原位监测渗透离子浓度的装置，包括下渗透装置和上渗透装置，所述上渗透装置中间内部贯穿顶部和底部并设置有圆柱形镂空凹槽，所述下渗透装置中间内部贯穿顶部并设置有圆柱形镂空凹槽，所述上渗透装置与下渗透装置之间设置有一层渗透膜，所述渗透膜外径上一圈设置有密封胶圈，所述密封胶圈外径上固定连接有均匀分布的四个限位套，所述上渗透装置和下渗透装置的四角位置上均贯穿并螺纹连接有螺杆，所述限位套的内壁上与对应位置的螺杆之间为套接关系。

优选的，所述上渗透装置的右侧中间贯穿并固定连接有高浓度溶液流通管道，所述下渗透装置的右侧中间贯穿并固定连接有低浓度溶液流通管道，所述上渗透装置右侧靠近顶部的位置上贯穿并固定连接有进液管道，所述高浓度溶液流通管道、低浓度溶液流通管道以及进液管道中间均贯穿设置有蠕动泵和旋转阀，所述进液管道的右端贯穿并固定连接有进液装置，所述高浓度溶液流通管道和低浓度溶液流通管道的另一端分别贯穿设置有浓度传感器，所述旋转阀均位于蠕动泵或者进液装置与上渗透装置之间。

优选的，所述渗透膜为半透膜，允许水分子通过而不允许离子通过，具有一定的离子截留率。

优选的，所述浓度传感器的前侧中间设置有显示屏。

优选的，所述螺杆伸出上渗透装置的顶部部分外径上均螺纹连接有螺母。

优选的，所述上渗透装置与下渗透装置的中间横截面形状大小均一致。

优选的，所述上渗透装置和下渗透装置均使用了透明硅胶材料制成。

优选的，所述浓度传感器是以通过电导率与浓度的对应关系，监测钠离子、镁离子等常见的离子。

工作原理：首先，向进液装置中加入足够量的氯化钠溶液或者其他离子溶液，进液装置内的氯化钠溶液流经进液管道并在蠕动泵的泵送下进入上渗透装置内，上渗透装置与下渗透装置之间通过四根螺杆固定连接在一起，在上渗透装置与下渗透装置之间设置有渗透膜，由于渗透膜的半渗透作用，氯化钠溶液中的水分子可以通过半透膜进入下渗透装置，而大部分钠离子和氯离子会被截留在上渗透装置内，上渗透装置和下渗透装置均通过管道与前侧蠕动泵连接在一起，上渗透装置内的高浓度离子溶液在蠕动泵的作用下会通过高浓度溶液流通管道进入前侧浓度传感器内，而下渗透装置内的低浓度溶液则在蠕动泵的泵送作用下经由低浓度溶液流通管道进入后侧浓度传感器内，在浓度传感器中，可以根据电导率与浓度关系进行转换，实时反映出溶液中钠离子的浓度，并显示在显示屏上，根据这个实时数据，我们就可以判断半透膜的截留效率以及截留速率。此外，在管道之间还设置有旋转阀，方便控制溶液进出的快慢，以及控制溶液流进浓度传感器或者渗透装置的量，避免溶液溢出。

本发明提供了一种原位监测渗透离子浓度的装置。具备以下有益效果：

1、本发明通过蠕动泵将溶液自动从进液装置传输至上渗透装置内以及从上、下渗透装置内传输至浓度传感器内，节省了人工加入液体的时间，使得装置更加自动化。

2、本发明通过旋转阀可以控制溶液进出的流速，根据渗透速率，控制流进上、下渗透装置内的溶液体积，也可以控制流进浓度传感器的溶液体积，避免发生溶液溢出的情况影响装置和监测结果。

3、本发明通过浓度传感器可以原位且实时的监测溶液中离子的浓度，还可以通过浓度传感器表面的显示屏直观的了解到膜渗透的效率，以便于及时调整进出液的流速。

4、本发明通过四根螺杆贯穿上、下渗透装置，将上、下渗透装置固定安装在一起，并且在中间还设置有密封胶圈，避免发生漏液，密封胶圈通过限位套套接在中间螺杆之间，整个装置安装十分简单便捷。

附图说明

图1为本发明的正视立体图；

图2为本发明的俯视半剖视立体图；

图3为本发明的后视立体图。

其中，1、下渗透装置；2、上渗透装置；3、蠕动泵；4、进液装置；5、浓度传感器；6、显示屏；7、进液管道；8、高浓度溶液流通管道；9、低浓度溶液流通管道；10、旋转阀；11、渗透膜；12、密封胶圈；13、限位套；14、螺杆；15、螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-3所示，本发明实施例提供一种原位监测渗透离子浓度的装置，包括下渗透装置1和上渗透装置2，上渗透装置2中间内部贯穿顶部和底部并设置有圆柱形镂空凹槽，下渗透装置1中间内部贯穿顶部并设置有圆柱形镂空凹槽，上渗透装置2与下渗透装置1之间设置有一层渗透膜11，渗透膜11外径上一圈设置有密封胶圈12，通过密封胶圈12一方面可避免溶液漏出，另一方便可以使渗透膜11平整，不会发生折叠以至于影响渗透效率，密封胶圈12外径上固定连接有均匀分布的四个限位套13，通过上渗透装置2和下渗透装置1的四角位置上均贯穿并螺纹连接有螺杆14，通过四根螺杆14即可简单将上渗透装置2与下渗透装置1固定在一起，安装便捷，限位套13的内壁上与对应位置的螺杆14之间为套接关系，通过限位套13套接在螺杆14外径上，即可以实现对密封胶圈12的固定限位，防止密封胶圈12内的渗透膜11发生偏移影响渗透效率。

上渗透装置2的右侧中间贯穿并固定连接有高浓度溶液流通管道8，下渗透装置1的右侧中间贯穿并固定连接有低浓度溶液流通管道9，上渗透装置2右侧靠近顶部的位置上贯穿并固定连接有进液管道7，高浓度溶液流通管道8、低浓度溶液流通管道9以及进液管道7中间均贯穿设置有蠕动泵3和旋转阀10，进液管道7的右端贯穿并固定连接有进液装置4，高浓度溶液流通管道8和低浓度溶液流通管道9的另一端分别贯穿设置有浓度传感器5，旋转阀10均位于蠕动泵3或者进液装置4与上渗透装置2之间，通过蠕动泵3的泵送作用使高、低浓度溶液分别通过对应的管道进入浓度传感器5内进行浓度实时监测，节省人力和时间，而且通过旋转阀10可控制溶液的流速，方便更有效更准确的达到浓度监测的目的。

渗透膜11为半透膜，允许水分子通过而不允许离子通过，具有一定的离子截留率，所以通过渗透膜11之后的溶液浓度会大幅度降低。

浓度传感器5的前侧中间设置有显示屏6，显示屏6方便直接清晰的观察溶液浓度的变化。

螺杆14伸出上渗透装置2的顶部部分外径上均螺纹连接有螺母15。

上渗透装置2与下渗透装置1的中间横截面形状大小均一致。

上渗透装置2和下渗透装置1均使用了透明硅胶材料制成，硅胶材料稳定性高，不会与大部分金属离子发生反应。

浓度传感器5是以通过电导率与浓度的对应关系，监测钠离子、镁离子等常见的离子。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种原位监测渗透离子浓度的装置，包括下渗透装置(1)和上渗透装置(2)，其特征在于：所述上渗透装置(2)中间内部贯穿顶部和底部并设置有圆柱形镂空凹槽，所述下渗透装置(1)中间内部贯穿顶部并设置有圆柱形镂空凹槽，所述上渗透装置(2)与下渗透装置(1)之间设置有一层渗透膜(11)，所述渗透膜(11)外径上一圈设置有密封胶圈(12)，所述密封胶圈(12)外径上固定连接有均匀分布的四个限位套(13)，所述上渗透装置(2)和下渗透装置(1)的四角位置上均贯穿并螺纹连接有螺杆(14)，所述限位套(13)的内壁上与对应位置的螺杆(14)之间为套接关系。

2.根据权利要求1所述的一种原位监测渗透离子浓度的装置，其特征在于：所述上渗透装置(2)的右侧中间贯穿并固定连接有高浓度溶液流通管道(8)，所述下渗透装置(1)的右侧中间贯穿并固定连接有低浓度溶液流通管道(9)，所述上渗透装置(2)右侧靠近顶部的位置上贯穿并固定连接有进液管道(7)，所述高浓度溶液流通管道(8)、低浓度溶液流通管道(9)以及进液管道(7)中间均贯穿设置有蠕动泵(3)和旋转阀(10)，所述进液管道(7)的右端贯穿并固定连接有进液装置(4)，所述高浓度溶液流通管道(8)和低浓度溶液流通管道(9)的另一端分别贯穿设置有浓度传感器(5)，所述旋转阀(10)均位于蠕动泵(3)或者进液装置(4)与上渗透装置(2)之间。

3.根据权利要求1所述的一种原位监测渗透离子浓度的装置，其特征在于：所述渗透膜(11)为半透膜，允许水分子通过而不允许离子通过，具有一定的离子截留率。

4.根据权利要求2所述的一种原位监测渗透离子浓度的装置，其特征在于：所述浓度传感器(5)的前侧中间设置有显示屏(6)。

5.根据权利要求1所述的一种原位监测渗透离子浓度的装置，其特征在于：所述螺杆(14)伸出上渗透装置(2)的顶部部分外径上均螺纹连接有螺母(15)。

6.根据权利要求1所述的一种原位监测渗透离子浓度的装置，其特征在于：所述上渗透装置(2)与下渗透装置(1)的中间横截面形状大小均一致。

7.根据权利要求1所述的一种原位监测渗透离子浓度的装置，其特征在于：所述上渗透装置(2)和下渗透装置(1)均使用了透明硅胶材料制成。

8.根据权利要求2所述的一种原位监测渗透离子浓度的装置，其特征在于：所述浓度传感器(5)是以通过电导率与浓度的对应关系，监测钠离子、镁离子等常见的离子。

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