CN212119592U - 一种高效扩散渗析小试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效扩散渗析小试装置，装置主要包括：支架、水箱、扩散渗析膜堆、电柜、蠕动泵和水管。本装置通过在配水板底部增设排水阀，减少设备死体积，同时出料管末端设置pH计确认清洗程度，缩短清洗流程，延长清洗周期，减少清洗水量，提高实验效率。此外，本实用新型将铁夹板通过滑轨与设备支架相连，避免拆卸时需要连同铁夹板一起搬运的困扰，缩短实验更换膜片时间，提高效率。

Description

一种高效扩散渗析小试装置

技术领域

本实用新型涉及扩散渗析领域，尤其涉及一种提高清洗效率的扩散渗析实验装置。

背景技术

扩散渗析是利用半透膜或选择透过性离子交换膜使溶液中的溶质由高浓度一侧通过膜向低浓度一侧迁移的过程。这种过程是以浓度差为动力，所以也称为浓差渗析或自然渗析。它主要用于有机和无机电解质的分离和纯化。在环境工程方面目前主要用于酸、碱废液的处理和回收。

目前常见的扩散渗析设备无法实现膜堆内部完全排水，这就造成设备死体积较大，清洗困难且时间长；对于需要处理多种不同物料的实验而言，这大大延长了实验时间，同时也存在料液残留、清洗不彻底的隐患。就现有扩散渗析装置而言，设备均无法实现快速清洗完全，如CN 201720554906.7公开的一种扩撒渗析装置，其特征在于：包括壳体、进水泵、进水泵配管、进水管、进液孔、进液泵、进液泵配管、进液管、阴离子扩散渗析器、酸液管、酸液量杯、残液管和残液量杯。此专利提供了一种实验数据稳定且操作简便的小型扩散渗析实验设备，但设备死体积大且无法准确判断设备清洗程度。

在实际实验应用中，通常会需要使用同一台仪器处理多种不同的物料，为保证实验数据可靠，需要确保设备彻底清洗，同时缩短清洗时间。而在无法确定清洗效果和有效排尽膜堆内部留有残液的情况下，需要过度清洗，这就造成清洗流程过长，并且需要消耗大量清洗用水且造成浪费，增加了清洗成本。

实用新型内容

本实用新型就上述情况提出的改进方案，是通过在膜堆底部增加出水阀来保证膜堆排水彻底进而极大减少设备死体积；同时通过读取残酸出口和静酸出口的pH，pH在7附近时确定达到彻底清洗状态。设备铁夹板底部与支架通过滑轨连接，需要更换膜片时，无需将整个扩散渗析膜堆拆卸下来，方便拆卸的同时，缩短设备准备时间，提高实验效率。

本实用新型具体方案如下：

一种高效扩散渗析小试装置，其包括整体支架，整体支架上安装有扩散渗析膜堆、废酸蠕动泵、接受液蠕动泵、净酸水箱、残酸水箱、接受液水箱和废酸水箱；

其中所述的扩散渗析膜堆包括两块通过紧固螺杆对穿平行固定的铁夹板，两块铁夹板之间设有两隔室，所述两隔室通过隔板和膜片分为渗析室和扩散室，且各自通过一块配水板进水；渗析室和扩散室的配水板顶部分别设有排气口，底部分别设有排液口；渗析室的配水板两侧分别设有废酸进料口和残酸出料口，扩散室的配水板两侧分别设有接受液进料口和净酸出料口；两块所述的铁夹板中，至少一块铁夹板底部通过滑轨固定于整体支架，使两块铁夹板能够相对移动；

所述的废酸进料口通过带有废酸蠕动泵的废酸进料管连接废酸水箱，所述的残酸出料口通过残酸出料管连接残酸水箱，所述的接受液进料口通过带有接受液蠕动泵的接受液进料管连接接受液水箱，所述的净酸出料口通过净酸出料管连接净酸水箱；

所述的净酸水箱、残酸水箱、接受液水箱和废酸水箱底部均开设有由排水阀控制开闭的排水口。

作为优选，所述整体支架底部安装有万向轮。

作为优选，所述废酸进料管连接废酸水箱的底部出水口，所述接受液进料口连接接受液水箱的底部出水口。

作为优选，所述残酸出料管的出口固定于残酸出料管支架上，且残酸出料管支架高度可调，用于调整残酸出料管的出口高度；所述的净酸出料管的出口固定于净酸出料管支架上，且净酸出料管支架高度可调，用于调整净酸出料管的出口高度。

作为优选，所述残酸出料管和净酸出料管的出口高度等高。

作为优选，两块铁夹板之间通过多条紧固螺杆对穿固定，且紧固螺杆与铁夹板之间可拆卸连接。

作为优选，所述扩散渗析膜堆的配套电柜也固定于整体支架上。

作为优选，所述残酸出料口和净酸出料口均设有用于检测料液pH的pH传感器。

作为优选，所述的废酸进料管、残酸出料管、接受液进料管、净酸出料管均为软管。

作为优选，两块铁夹板中，第一块铁夹板固定于整体支架上，第二块铁夹板底部通过滑轨固定于整体支架上，且滑动方向为远离第一块铁夹板的方向。

本装置通过在配水板底部增设排水阀，减少设备死体积，同时可以在出料管末端设置pH计确认清洗程度，缩短清洗流程，延长清洗周期，减少清洗水量，提高实验效率。此外，本实用新型将铁夹板通过滑轨与设备支架相连，避免拆卸时需要连同铁夹板一起搬运的困扰，缩短实验更换膜片时间，提高效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种高效扩散渗析小试装置立体结构图；

图2是本实用新型提供的一种高效扩散渗析小试装置俯视结构图；

图3是本实用新型的扩散渗析膜堆的正视图、侧视图、轴测图和仰视图；

图4是扩散渗析膜堆的进出料示意图。

图中：扩散渗析膜堆1、电柜2、废酸蠕动泵3、接受液蠕动泵4、排水阀5、净酸水箱6、残酸水箱7、接受液水箱8、废酸水箱9、整体支架10、残酸出料口11、铁夹板12、配水板13、膜片和隔板14、净酸出料口15、废酸进料口16、紧固螺杆17、接受液进料口18、排气口19、排液口110、净酸出料管支架61、残酸出料管支架71。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、优点更加明确，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

如图1和2所示，本发明的一个较佳实施例中，提供的一种高效扩散渗析小试装置包括扩散渗析膜堆1、电柜2、废酸蠕动泵3、接受液蠕动泵4、排水阀5、净酸水箱6、残酸水箱7、接受液水箱8、废酸水箱9、整体支架10、残酸出料口11、铁夹板12、配水板13、膜片和隔板14、净酸出料口15、废酸进料口16、紧固螺杆17、接受液进料口18、排气口19、排液口110、净酸出料管支架61、残酸出料管支架71。

整体支架10作为整个设备的安装壳体，其由多条杆件组装而成，外形呈长方体状，内部用于容纳其余组件。整体支架10上安装有扩散渗析膜堆1、废酸蠕动泵3、接受液蠕动泵4、净酸水箱6、残酸水箱7、接受液水箱8和废酸水箱9，整体支架10底部安装有万向轮，在起固定支撑作用的同时便于移动。

其中扩散渗析膜堆1的具体结构如图3所示，其包括两块通过紧固螺杆17对穿平行固定的铁夹板12，两块铁夹板12之间设有两隔室14，两隔室14通过隔板和膜片分为渗析室和扩散室，且各自通过一块配水板13进水。膜片可以是离子交换膜，膜片通过隔板进行固定，阴阳离子可以通过膜片选择性通过进入另一侧隔室中。膜片将浓度不同的进料液和接受液隔开，溶质从浓度高的一侧透过膜而扩散到浓度低的一侧，当膜两侧的浓度达到平衡时，渗析过程即停止进行。两个隔室的最外侧均为配水板13，配水板13内侧面连通隔室，而其余侧面上则设有相应的气液进出口。具体而言，渗析室和扩散室的配水板13顶部分别设有排气口19，用于平衡两室压力，底部分别设有排液口110用于排液；渗析室的配水板13两侧分别设有废酸进料口16和残酸出料口11，扩散室的配水板13两侧分别设有接受液进料口18和净酸出料口15。两块铁夹板12之间通过多条紧固螺杆17对穿固定，且紧固螺杆17与铁夹板12之间可拆卸连接。本实施例中，紧固螺杆17通过螺母固定，紧固螺栓选择不锈钢材料。

由于铁夹板12通常相对沉重，搬运困难，因此该设备的两块铁夹板12中，至少一块铁夹板12底部通过滑轨固定于整体支架10，使两块铁夹板12能够相对移动，进而在拆卸过程中无需额外搬运。本实施例中，两块铁夹板12中，第一块铁夹板12固定于整体支架10上，第二块铁夹板12底部通过滑轨固定于整体支架10上，且滑动方向为远离第一块铁夹板12的方向，由此拆卸时仅需要将第二块铁夹板12挪开，即可取出内部的各种组件。

在该小试设备中，扩散渗析膜堆1的物料流动如图4所示，废酸进料口16通过带有废酸蠕动泵3的废酸进料管连接废酸水箱9，残酸出料口11通过残酸出料管连接残酸水箱7，接受液进料口18通过带有接受液蠕动泵4的接受液进料管连接接受液水箱8，净酸出料口15通过净酸出料管连接净酸水箱6。为了保证进料完全，废酸进料管连接废酸水箱9的底部出水口，接受液进料口18连接接受液水箱8的底部出水口，四个水箱的侧面设有刻度，便于过程中估算流速。残酸出料口11和净酸出料口15均设有用于检测料液pH的pH传感器。

另外，为了便于水箱中的排水，净酸水箱6、残酸水箱7、接受液水箱8和废酸水箱9底部均开设有由排水阀5控制开闭的排水口，打开排水阀5即可将内部的水排尽。

另外，本实施例中残酸出料管的出口固定于残酸出料管支架71上，且残酸出料管支架71高度可调，用于调整残酸出料管的出口高度；净酸出料管的出口固定于净酸出料管支架61上，且净酸出料管支架61高度可调，用于调整净酸出料管的出口高度。一般而言，需要尽量保证残酸出料管和净酸出料管的出口高度等高，此时两个隔室内的液面高度也能保持一致，达到平衡膜片两侧压力一致的需求。

另外，扩散渗析膜堆1的配套电柜2也固定于整体支架10上。电柜用于给蠕动泵供电并调节转速，同时显示在线流量计和pH传感器的实时读数。本实施例中设备的管材、水箱、隔板均应选用耐酸碱材质。蠕动泵宜选用调速型蠕动泵，便于针对不同物料选用不同流速。废酸进料管、残酸出料管、接受液进料管、净酸出料管均为软管。蠕动泵软管采用13～18#型号软管，提高流速控制精度。出料管中段添加电磁流量计，便于计算和控制出料流速比例。支架及铁夹板材料选择喷塑不锈钢材料。

上述小试设备的使用方式如下：

使用时，先打开扩散渗析膜堆1底部排液口110，待膜堆内部纯水流尽后将废酸转移至废酸水箱9，接受液转移至接受液水箱8，启动蠕动泵，逐步调节蠕动泵转速至所需流量，通过在线流量计读取实际进出水流量。废酸从废酸进料口(16)进入膜堆1，从残酸出料口11离开膜堆进入残酸水箱7；接受液从接受液进料口18进入膜堆1，从净酸出料口15离开膜堆进入净酸水箱6，通过调节残酸水箱7与净酸水箱6处的净酸出料管支架61、残酸出料管支架71高度，确保两个出料口高度一致，使得两个隔室内的水位高度一致，达到平衡膜片两侧压力一致的需求。待净酸侧和废酸侧pH稳定后，排尽净酸水箱6和残酸水箱7中料液，开始读数及后续实验。此过程实现了废酸的分离和回收过程，同时保证实验过程稳定并且数据可靠。

清洗时，先将各水箱中料液排尽，打开排液口110，排尽膜堆内部液体后关闭阀门。向接受液水箱8和废酸水箱9中倒入纯水，打开蠕动泵进行清洗。通过读取出料口pH计读数，当pH接近7时说明已清洗彻底，可以开始后续实验。此过程极大地减少了设备内部死体积的总量，缩短清洗所用时长和清洗水用量，缩短两组实验之间的时间间隔，提高效率。

当需要更换膜片时，拆除紧固螺杆17，通过滑轨挪开一块铁夹板12，取出膜堆中间部分，进行换膜工作。由于铁夹板起平衡紧固压力的作用，所以铁夹板通常相对沉重，对搬运膜堆造成阻碍，通过滑轨的滑移可以避免在更换膜堆时搬动铁夹板的步骤，缩短了实验换膜周期，进一步提高实验效率。

以上所述的具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的较佳方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下，对本实用新型做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效扩散渗析小试装置，其特征在于，包括整体支架(10)，整体支架(10)上安装有扩散渗析膜堆(1)、废酸蠕动泵(3)、接受液蠕动泵(4)、净酸水箱(6)、残酸水箱(7)、接受液水箱(8)和废酸水箱(9)；

其中所述的扩散渗析膜堆(1)包括两块通过对穿平行固定的铁夹板(12)，两块铁夹板(12)之间设有两隔室，所述两隔室通过隔板和膜片分为渗析室和扩散室，且各自通过一块配水板(13)进水；渗析室和扩散室的配水板(13)顶部分别设有排气口(19)，底部分别设有排液口(110)；渗析室的配水板(13)两侧分别设有废酸进料口(16)和残酸出料口(11)，扩散室的配水板(13)两侧分别设有接受液进料口(18)和净酸出料口(15)；两块所述的铁夹板(12)中，至少一块铁夹板(12)底部通过滑轨固定于整体支架(10)，使两块铁夹板(12)能够相对移动；

所述的废酸进料口(16)通过带有废酸蠕动泵(3)的废酸进料管连接废酸水箱(9)，所述的残酸出料口(11)通过残酸出料管连接残酸水箱(7)，所述的接受液进料口(18)通过带有接受液蠕动泵(4)的接受液进料管连接接受液水箱(8)，所述的净酸出料口(15)通过净酸出料管连接净酸水箱(6)；

所述的净酸水箱(6)、残酸水箱(7)、接受液水箱(8)和废酸水箱(9)底部均开设有由排水阀(5)控制开闭的排水口。

2.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，所述整体支架(10)底部安装有万向轮。

3.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，所述废酸进料管连接废酸水箱(9)的底部出水口，所述接受液进料口(18)连接接受液水箱(8)的底部出水口，四个水箱的侧面设有刻度。

4.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，所述残酸出料管的出口固定于上，且高度可调，用于调整残酸出料管的出口高度；所述的净酸出料管的出口固定于上，且高度可调，用于调整出料管的出口高度。

5.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，所述残酸出料管和净酸出料管的出口高度等高。

6.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，两块铁夹板(12)之间通过多条对穿固定，且与铁夹板(12)之间可拆卸连接。

7.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，所述扩散渗析膜堆(1)的配套电柜(2)也固定于整体支架(10)上。

8.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，所述残酸出料口(11)和净酸出料口(15)均设有用于检测料液pH的pH传感器。

9.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，所述的废酸进料管、残酸出料管、接受液进料管、净酸出料管均为软管。

10.如权利要求1所述的高效扩散渗析小试装置，其特征在于，两块铁夹板(12)中，第一块铁夹板(12)固定于整体支架(10)上，第二块铁夹板(12)底部通过滑轨固定于整体支架(10)上，且滑动方向为远离第一块铁夹板(12)的方向。

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