CN116531840A - 一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法。上述方法在评价树脂型净水滤芯的使用寿命时，预设水样经过树脂型净水滤芯前后的电信号变化阈值，并依此作为判断净水滤芯是否达到使用寿命的考量指标，从而使得净水滤芯的剩余使用寿命直接与净水滤芯对水样的电信号变化量直接相关联，以水样的电信号作为数据的采集对象，电信号数据的采集方便实施，无须涉及滴定剂的使用以及前置的校准操作，对硬件设备的要求不高，具有操作简单、可靠性高、绿色环保的优越性。
Description
技术领域
本发明属于水质净化技术领域，具体地，涉及一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法。
背景技术
目前，一般通过在实验室对净水滤芯进行使用寿命测试，以由此获得的使用寿命值作为同种滤芯的标准使用寿命。在滤芯的实际应用中，通常使用计时器计算滤芯实际投入使用的使用时长，当使用时长达到标准使用寿命时，提示更换滤芯，一般将滤芯的标准使用寿命设定为1个月。但不同地区的水质不同，滤水壶滤芯的寿命也是不一样的。在水质较好的地方，滤水壶滤芯寿命可使用长达6个月，无需频繁更换。如果过于频繁地更换净水滤芯，不仅会造成净水滤芯的浪费、提高水质净化的成本，还会使应用该净水滤芯的产品在使用过程中增加了很多不必要的繁琐操作。而在水质偏碱偏硬的地区，净水滤芯使用1个月左右已经没有效果，需要及时更换新的净水滤芯。如果没有及时更换新的净水滤芯，丧失净水能力的净水滤芯无法保证经过其的水样能够达到合格的水质净化效果。有鉴于此，提出一种关于净水滤芯使用寿命判断的有效可靠方法，尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，以准确判断树脂型净水滤芯的更换时机。
根据本发明的一个方面，提供一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法：包括阈值预设步骤、电信号检测步骤、电信号比对步骤、使用寿命判断步骤；阈值预设步骤：预设第一阈值和第二阈值，第一阈值指的是水样电信号的变化阈值，第二阈值指的是水样使用寿命的限度值；电信号检测步骤：在水样经过树脂型净水滤芯前后对水样进行水样电信号的数值检测，并依此计算水样的电信号变化值；电信号比对步骤：比对电信号变化值和第一阈值；若电信号变化值低于第一阈值，则执行使用寿命判断步骤；若电信号变化值高于第一阈值，则作出树脂型净水滤芯可继续使用的判断；使用寿命判断步骤：比对树脂型净水滤芯的实际使用时长与第二阈值；若实际使用时长高于第二阈值，则作出需要更换树脂型净水滤芯的判断；若实际使用时长低于第二阈值，则再次执行水样电信号比对步骤。
本发明在评价树脂型净水滤芯的使用寿命时，预设水样经过树脂型净水滤芯前后的电信号变化阈值，并依此作为判断净水滤芯是否达到使用寿命的考量指标，从而使得净水滤芯的剩余使用寿命直接与净水滤芯对水样的电信号变化量直接相关联，以水样的电信号作为数据的采集对象，电信号数据的采集方便实施，无须涉及滴定剂的使用以及前置的校准操作，对硬件设备的要求不高，具有操作简单、可靠性高、绿色环保的优越性。值得注意的是，水样经过滤芯前后的电信号变化量反映了净水滤芯的实际净水能力，因此，本发明所提供的判断方法实际上能够对净水滤芯的实时净水能力进行评判，由此能够适应不同的水样水质而灵活可靠地确认净水滤芯的使用时间已届满使用寿命的时机，使净水滤芯能够得到充分利用。与以滤芯累计使用时长作为单一的使用寿命判断参数的现有技术相比，本发明避免了出现仍然具备净水能力的净水滤芯被更换的情况。而通过预设第二阈值以设定净水滤芯的最低使用时长，从而避免了因为电信号变化量的误判而对具备净水能力的净水滤芯作出更换指示的情况，进一步保证了判断结果的可靠性。
市面上的树脂型净水滤芯一般通过使净水物料与进入进水滤芯中的水样进行相互作用，对水样中的物料发生化学吸附或物理吸附，从而达到降低水样硬度、碱度等水处理效果。硬度、碱度都是判断水质和水处理控制的重要指标，如果饮用水的硬度、碱度过高，会导致用于加热饮用水的烧水器皿更容易产生水垢，这不仅缩减了烧水器皿的使用寿命，还会为饮用者的身体健康带来不利的影响。水体的硬度和碱度变化与水体的电信号变化之间具有较强的相关性，水样进入树脂型净水滤芯前后的电信号变化能够既准确又灵敏地反应树脂型净水滤芯的水处理能力。
可选地，电信号包括水样的电性能参数，如电导率、电阻率、电压、电流、电位等直接表征水样电信号的参数，以及利用水样的电性能参数推算、构建的参数、函数等。
在上述对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法中，优选地，水样电信号包括电导率变化值或由电导率变化值构建的函数中的至少一种。上述两种电信号均与水样的碱度、硬度表现出相关度高的线性相关关系，使判断结果具有较高的可靠性和灵敏性，并且采集操作简单，易于实施。
优选地，根据水质变化阈值确定第一阈值，水质变化阈值包括水样硬度变化阈值、水样碱度变化阈值中的至少一个；水样硬度变化阈值为水样经过树脂型净水滤芯前后对应的硬度下降量的预设最小值，水样碱度变化阈值为水样经过树脂型净水滤芯前后对应的碱度下降量的预设最小值。
本发明在评价树脂型净水滤芯的使用寿命时，预设与树脂型净水滤芯对水样硬度或水样碱度的水处理能力相关的变化阈值，并依此作为判断净水滤芯是否达到使用寿命的考量指标，从而保证处于正常使用状态的树脂型净水滤芯能够提供足够的硬度、碱度去除能力，避免水样经过滤芯后依然保有较高的硬度或碱度而导致烧水器皿结垢或导致其他饮用水安全问题。
优选地，水样硬度变化阈值不低于15％。当水样硬度变化小于15％时，说明此时的树脂型净水滤芯已无法有效地降低水样的硬度。
优选地，水样碱度变化阈值不低于25％。当水样碱度变化小于25％时，说明此时的树脂型净水滤芯已无法有效地降低水样的碱度。
优选地，第一阈值不低于5％。壶滤芯的主要功能是防止水壶烧水结垢，当树脂型净水滤芯对经过其的水样的TDS影响范围不超过5％，则说明树脂型净水滤芯对水样进行处理后水样的碱度下降率低于20％，硬度下降率低于10％，说明此时的树脂型净水滤芯已无法提供有效的净化效果，利用经过上述树脂型净水滤芯的饮用水也会具有较高的硬度和碱度，煮沸食用这样的饮用水会导致烧水器皿烧水结垢的概率大大增加，此时应当及时提醒树脂型净水滤芯寿命终止，更换新的树脂型净水滤芯。
优选地，树脂型净水滤芯中的水样净化活性物料包括酸性树脂。
优选地，酸性树脂包括弱酸型树脂，选择羧酸类树脂、磷酸类树脂、硼酸类树脂、硅酸类树脂中的至少一种作为弱酸型树脂。
优选地，所述弱酸型树脂中包含非离子型弱酸基团和离子型弱酸盐基团，按照摩尔百分比计算，所述非离子型弱酸基团在所述酸性树脂中的占比不低于10％。
优选地，弱酸性树脂为羧酸树脂。
根据本发明的另一个方面，提供一种适用于树脂型净水滤芯的滤芯使用寿命判断系统：包括数据采集模块、寿命判断模块以及滤芯更换提醒模块；数据获取模块用于采集在水样经过树脂型净水滤芯前后的电信号值，并利用采集到的电信号值计算水样的电信号变化值；寿命判断模块用于执行电信号变化值和第一阈值的比对，以及，执行树脂型净水滤芯的实际使用时长与第二阈值的比对，并且，依据比对结果评判树脂型净水滤芯的使用时长是否达到使用寿命；第一阈值指的是水样电信号的变化阈值，第二阈值指的是水样使用寿命的限度值；滤芯更换提醒模块用于在树脂型净水滤芯的使用时长超过使用寿命时，向用户发出警报信号以提示树脂型净水滤芯需要被更换。
优选地，报警信号包括显示装置所显示的报警提示图像、灯光、图形信息中的一种或组合，和/或音频输出装置所发出的报警提示音频信息，和/或机器向用户移动终端发送的报警推送信息。
附图说明
图1为实施例1所构建的水样碱度变化率与水样电导率变化率的线性关系图；
图2为实施例1所构建的水样硬度变化率与水样电导率变化率的线性关系图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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的实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本实施例所采用的水样为载有酸性物质的国标水效水，参试的滤芯为树脂型净水滤芯，该树脂型净水滤芯的净水物料为弱酸树脂钠型(-COONa)30％+弱酸树脂氢型70％(-COOH)。
在水壶滤芯过滤前后
(一)构建水样碱度变化与水样电导率变化的数学模型
S1.在待测水样进入树脂型净水滤芯的入口前，取水样进行电导率测试和碱度测试，将测得的电导率值记为C1，将测得的碱度值记为A1；
S2.然后使水样经过参试的树脂型净水滤芯；
S3.在待测水样排出树脂型净水滤芯的出口后，取水样进行电导率测试和碱度测试，将测得的电导率值记为C2，将测得的碱度值记为A2；
S4.重复上述S1～S3，并累计通过参试树脂型净水滤芯的水量；
S5.整理水样电导率变化率数据和水样碱度变化率数据，以水样碱度变化值为横坐标，以水样电导率变化值为纵坐标值，拟合线性关系曲线，以得到的线性关系曲线作为关联水体的碱度和电导率变化值的数学模型。
(二)构建与水样硬度变化与水样电导率变化的数学模型
S1.在待测水样进入树脂型净水滤芯的入口前，取水样进行电导率测试和硬度测试，将测得的电导率值记为C1，将测得的硬度值记为B1；
S2.然后使水样经过参试的树脂型净水滤芯；
S3.在待测水样排出树脂型净水滤芯的出口后，取水样进行电导率测试和硬度测试，将测得的电导率值记为C2，将测得的硬度值记为B2；
S4.重复上述S1～S3，并累计通过参试树脂型净水滤芯的水量；
S5.整理水样电导率变化率数据和水样硬度变化率数据，以水样硬度变化值为横坐标，以水样电导率变化值为纵坐标值，拟合线性关系曲线，以得到的线性关系曲线作为关联水体的硬度和电导率变化值的数学模型。
在本实施例中：
所涉及的碱度变化去除率按照如下运算方式获得：(A1－A2)/A1；
所涉及的硬度变化去除率按照如下运算方式获得：(B1－B2)/B1；
所涉及的电导变化率按照如下运算方式获得：(C1－C2)/C1。
本实施例所采集到的数据如表1所示，根据表1所列举的数据拟合得到的线性关系如图1和图2所示。数据拟合结果显示，碱度变化率和硬度变化率都能够与电导变化率表现出相关度高的线性相关关系。根据图1所示的线性关系，设定碱度变化率阈值为25％时，计算得到的电导变化率约为7.0％。根据图2所示的线性关系，设定硬度变化率阈值为15％时，计算得到的电导变化率约为6.5％。
表1实施例1的参试水样数据采集结果
实施例2
本实施例提供一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，具体包括以下步骤；
阈值预设步骤：预设第一阈值和第二阈值；在本实施例中，第一阈值的计算方法为，基于图1所展示的线性关系式，将碱度变化率设定为25％时，计算得到的电导变化率约为7.0％，以此时的电导变化率为第一阈值；第二阈值指的是水样使用寿命的限度值，在本实施例中设定第二阈值为30天；
电信号检测步骤：在水样经过树脂型净水滤芯前后对水样进行水样电导率检测，并依此计算水样的电导变化率；
电信号比对步骤：比对电导变化率和第一阈值；若电导变化率低于第一阈值，则执行使用寿命判断步骤；若电导变化率高于第一阈值，则作出树脂型净水滤芯可继续使用的判断；
使用寿命判断步骤：比对树脂型净水滤芯的实际使用时长与第二阈值；若实际使用时长高于第二阈值，则作出需要更换树脂型净水滤芯的判断；若实际使用时长低于第二阈值，则再次执行水样电信号比对步骤。
实施例3
本实施例提供一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，具体包括以下步骤；
阈值预设步骤：预设第一阈值和第二阈值；在本实施例中，第一阈值的计算方法为，基于图2所展示的线性关系式，将硬度变化率设定为15％时，计算得到的电导变化率约为6.5％，以此时的电导变化率为第一阈值；第二阈值指的是水样使用寿命的限度值，在本实施例中设定第二阈值为30天；
电信号检测步骤：在水样经过树脂型净水滤芯前后对水样进行水样电导率检测，并依此计算水样的电导变化率；
电信号比对步骤：比对电导变化率和第一阈值；若电导变化率低于第一阈值，则执行使用寿命判断步骤；若电导变化率高于第一阈值，则作出树脂型净水滤芯可继续使用的判断；
使用寿命判断步骤：比对树脂型净水滤芯的实际使用时长与第二阈值；若实际使用时长高于第二阈值，则作出需要更换树脂型净水滤芯的判断；若实际使用时长低于第二阈值，则再次执行水样电信号比对步骤。
实施例4
本实施例通过改变参试树脂型净水滤芯的净水物料组成，按照以下步骤进行数据采集和处理：
S1.在参试的树脂型净水滤芯过滤国标水效水20L后，在待测水样进入树脂型净水滤芯的入口处，取水样进行电导率测试、碱度测试和硬度测试，将测得的电导率值记为C1，将测得的碱度值记为A1，硬度值记为B1；
S2.然后使水样经过参试的树脂型净水滤芯；
S3.在待测水样排出树脂型净水滤芯的出口处，取水样进行电导率测试、碱度测试和硬度测试，将测得的电导率值记为C2，将测得的碱度值记为A2,硬度值记为B2；
S4.利用S1～S3所采集的数据，计算水样的电导变化率、碱度变化率以及硬度变化率，计算结果记载在表2中。
表2实施例4的参试水样数据采集结果
表2的实验数据表明：100％离子型磺酸型或者羧酸型树脂的滤芯，可以去除水中的硬度，但是不能去除水中的碱度，而且过滤前后电导率没有变化；当弱酸树脂非离子型-COOH基团占10％摩尔比时，虽然碱度和硬度均被去除30％以上，但是其电导率变化非常微小；当弱酸树脂非离子型-COOH基团的摩尔比超过10％时，电导率变化显著增大，可以明显地通过TDS变化值来表征对水样的碱度硬度去除效果。
最后应说明的是：本发明实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，其特征在于：
包括阈值预设步骤、电信号检测步骤、电信号比对步骤、使用寿命判断步骤；
所述阈值预设步骤：预设第一阈值和第二阈值，所述第一阈值指的是水样电信号的变化阈值，所述第二阈值指的是水样使用寿命的限度值；
所述电信号检测步骤：在水样经过所述树脂型净水滤芯前后对所述水样进行所述水样电信号的数值检测，并依此计算所述水样的电信号变化值；
所述电信号比对步骤：比对所述电信号变化值和所述第一阈值；若所述电信号变化值低于所述第一阈值，则执行使用寿命判断步骤；若所述电信号变化值高于所述第一阈值，则作出所述树脂型净水滤芯可继续使用的判断；
所述使用寿命判断步骤：比对所述树脂型净水滤芯的实际使用时长与所述第二阈值；若所述实际使用时长高于所述第二阈值，则作出需要更换所述树脂型净水滤芯的判断；若所述实际使用时长低于所述第二阈值，则再次执行所述水样电信号比对步骤。
2.如权利要求1所述对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，其特征在于：所述水样电信号包括电导率变化值或由电导率变化值构建的函数中的至少一种。
3.如权利要求2所述对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，其特征在于：根据水质变化阈值确定所述第一阈值，所述水质变化阈值包括水样硬度变化阈值、水样碱度变化阈值中的至少一个；所述水样硬度变化阈值为水样经过所述树脂型净水滤芯前后对应的硬度下降量的预设最小值，所述水样碱度变化阈值为水样经过所述树脂型净水滤芯前后对应的碱度下降量的预设最小值。
4.如权利要求3所述对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，其特征在于：所述水样硬度变化阈值不低于15％。
5.如权利要求3所述对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，其特征在于：所述水样碱度变化阈值不低于25％。
6.如权利要求3所述对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法，其特征在于：所述第一阈值不低于5％。
7.如权利要求1～6任一项所述对树脂型净水滤芯进行寿命判断的方法，其特征在于：所述树脂型净水滤芯中的水样净化活性物料包括酸性树脂。
8.如权利要求7所述对树脂型净水滤芯进行寿命判断的方法，其特征在于：所述酸性树脂包括弱酸型树脂，选择羧酸类树脂、磷酸类树脂、硼酸类树脂、硅酸类树脂中的至少一种作为所述弱酸型树脂。
9.如权利要求8所述对树脂型净水滤芯进行寿命判断的方法，其特征在于：所述弱酸型树脂中包含非离子型弱酸基团和离子型弱酸盐基团，按照摩尔百分比计算，所述非离子型弱酸基团在所述酸性树脂中的占比不低于10％。
10.如权利要求8所述对树脂型净水滤芯进行寿命判断的方法，其特征在于：所述弱酸性树脂为羧酸树脂。
11.一种适用于树脂型净水滤芯的滤芯使用寿命判断系统，其特征在于：
包括数据采集模块、寿命判断模块以及滤芯更换提醒模块；
所述数据获取模块用于采集在水样经过所述树脂型净水滤芯前后的电信号值，并利用采集到的所述电信号值计算所述水样的电信号变化值；
所述寿命判断模块用于执行所述电信号变化值和第一阈值的比对，以及，执行所述树脂型净水滤芯的实际使用时长与第二阈值的比对，并且，依据比对结果评判所述树脂型净水滤芯的使用时长是否达到使用寿命；所述第一阈值指的是水样电信号的变化阈值，所述第二阈值指的是水样使用寿命的限度值；
滤芯更换提醒模块用于在所述树脂型净水滤芯的使用时长超过使用寿命时，向用户发出警报信号以提示所述树脂型净水滤芯需要被更换。
12.如权利要求11所述适用于树脂型净水滤芯的滤芯使用寿命判断系统，其特征在于：
所述报警信号包括显示装置所显示的报警提示图像、灯光、图形信息中的一种或组合，和/或音频输出装置所发出的报警提示音频信息，和/或机器向用户移动终端发送的报警推送信息。
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|---|---|---|---|
| CN202210094857.9A CN116531840A (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法 |
Publications (1)
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| CN116531840A true CN116531840A (zh) | 2023-08-04 |
Family
ID=87454710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210094857.9A Pending CN116531840A (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 一种对树脂型净水滤芯进行使用寿命判断的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116531840A (zh) |
-
2022
- 2022-01-26 CN CN202210094857.9A patent/CN116531840A/zh active Pending
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