CN218962262U - 一种超滤杯及包含其的膜污染在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种超滤杯及包含其的膜污染在线监测系统，属于超滤技术领域。该超滤杯包括：杯体，杯体的底部设置有杯底，杯体的顶部设置有杯盖，杯体、杯底和杯盖间形成一密闭无光空间，杯体上设置有与其倾斜连接的光纤探头插管，光纤探头插管的一端伸入杯体内部，光纤探头可由光纤探头插管伸入杯体内部，并与位于杯底上的样品相接触。该在线监测系统还包括光纤，光纤的一端接有光纤探头，光纤探头由光纤探头插管伸入杯体内部，光纤的另一端与荧光光谱仪相接，荧光光谱仪与计算机相连接。通过本实用新型超滤杯及监测系统可实现在不损毁样品的情况下，采用前表面荧光法对样品进行精准荧光测量，实现前表面荧光法在膜污染领域的利用。

Description

一种超滤杯及包含其的膜污染在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及超滤技术领域，尤其是涉及一种超滤杯及包含其的膜污染在线监测系统。

背景技术

现如今，超滤技术在饮用水处理领域中的应用越来越多，然而其伴随的膜污染问题依旧是现今超滤工艺中不可忽视的潜在问题，同时也是膜处理工艺未来市场的研究重点。

利用三维荧光技术，尤其是前表面三维荧光法，可以灵敏、快速、准确地检测到荧光性有机物。不同于传统的三维荧光法，该方法中的激发光是以30°～60°的入射角照射在荧光样品的前表面。因为发射光与激发光垂直，因此样品的激发与荧光的发射都是在样品的正表面进行，避免了光束直接通过样品，进而使反射、散射以及退偏效应达到最小化，从而提高了检测结果的准确性。目前，前表面三维荧光法和平行因子分析法已经广泛结合运用于乳制品、肉类、红酒、绘画和水产品检测等多方面的表征。然而，尽管该技术已经开始引进膜污染表征领域的研究，但相应的检测手段、技术分析还不够成熟完善。

传统的超滤杯均是密封无孔，需将样品制好后进行离线荧光检测，无法利用荧光光谱仪进行样品的实时测量。在传统的测量方法中，通常只能利用比色皿进行样品的荧光测量，但这对于膜的荧光测量却不适用，还会对检测样品造成破坏，且目前为止还未有检测膜荧光的实验以及设备出现。

鉴于上述原因，本实用新型提出一种超滤杯及包含其的膜污染在线监测系统，实现膜污染的荧光在线表征。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种超滤杯及包含其的膜污染在线监测系统，能够实现在不损毁样品的情况下，采用前表面荧光法借助光纤探头对样品进行精准的荧光测量，实现前表面荧光法在膜污染领域的利用。

本实用新型第一方面提供一种超滤杯，包括：杯体，所述杯体的底部设置有杯底，所述杯体的顶部设置有杯盖，所述杯体、所述杯底和所述杯盖间形成一密闭无光空间，所述杯体上设置有与其倾斜连接的光纤探头插管，所述光纤探头插管的一端伸入所述杯体内部，光纤探头可由所述光纤探头插管伸入所述杯体内部，并与位于所述杯底上的样品相接触。

优选地，所述光纤探头插管的轴线与所述杯体的轴线间夹角为30°～60°。

优选地，所述光纤探头插管的轴线与所述杯体的轴线间夹角为45°。

优选地，所述杯底与所述杯体的底部通过螺纹配合可拆卸密封连接。

优选地，所述杯体、所述杯底和所述杯盖均采用黑色不透光光敏树脂材料制成。

优选地，所述杯盖表面中部开设有加液口，所述杯盖内部设有与所述加液口连通的腔体，所述杯盖的底部开设有多个与所述腔体连通的进液孔。

另一方面，本实用新型提供了包含上述超滤杯的膜污染在线监测系统，其特征在于，还包括光纤，所述光纤的一端接有所述光纤探头，所述光纤探头由所述光纤探头插管伸入所述杯体内部，所述光纤的另一端与荧光光谱仪相接，所述荧光光谱仪与计算机相连接。

优选地，所述光纤的另一端为与其呈Y型连接的光纤输入端和光纤输出端，所述光纤输入端和所述荧光光谱仪的激发光输出端相连接，所述光纤输出端和所述荧光光谱仪的发射光输出端相连接。

优选地，所述荧光光谱仪的信号传输端与所述计算机相连接。

优选地，所述光纤探头紧贴所述光纤探头插管的内壁伸入所述杯体内，并与位于所述杯底上的样品相接触，所述光纤探头与样品的接触角为45°。

本实用新型的技术方案与传统的前表面荧光法相比，可用于测量不适于采用比色皿制样的样品，包括超滤膜、污泥等，使用本超滤杯可以实现在不损毁样品的情况下，采用前表面荧光法借助光纤探头耦合荧光光谱仪对样品进行精准的荧光测量，实现前表面荧光法在膜污染领域的利用，实现样品处理过程中的在线实时监测，开创了三维荧光与膜污染检测的先河。以超滤膜过滤藻液为例，可以在超滤的实验过程中实时监测藻液过滤的情况，通过实时收集膜荧光和藻荧光的荧光响应强度，反映膜的污染程度和藻细胞沉降的速度，实现实时监测。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型超滤杯的主视图；

图2为本实用新型超滤杯的立体示意图；

图3为本实用新型超滤杯的杯体的俯视图和杯盖的仰视图；

图4为图3沿A-A和B-B进行剖切后的剖视图；

图5为本实用新型包含超滤杯的膜污染在线监测系统的连接原理图。

附图标记说明：

1：超滤杯；101：光纤探头插管；102：杯底；103：杯体；104：杯盖；2：光纤探头；3：光纤输出端；4：光纤输入端；5：荧光光谱仪；6：计算机。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-4所示，本实用新型提供了一种超滤杯，包括：杯体103，杯体103呈圆柱状，杯体的底部设置有杯底102，杯体103的顶部设置有杯盖104，杯盖104盖在杯体103的上沿上，杯体103、杯底102和杯盖104间形成一密闭无光空间，消除环境光的影响，可在不对样品进行任何处理的情况下进行荧光测量。杯体103上设置有与其倾斜连接的光纤探头插管101，光纤探头插管101的一端伸入杯体103内部，光纤探头2可由光纤探头插管101伸入杯体103内部，杯底103表面为平面，光纤探头2伸入后与位于杯底102上的样品相接触，从而对样品进行荧光测量时，可获得荧光响应强度最大值。光纤探头插管101直径与所使用光纤探头2直径一致，使得光纤探头2与光纤探头插管101之间紧密贴合，保证杯体103内为密闭无光的环境，消除了环境光的干扰。

具体地，光纤探头插管101的轴线与杯体103的轴线间夹角为30°～60°。由文献可知，当光纤探头2与样品之间的角度在30°～60°时，激发光是以30°～60°入射角照射在荧光样品的前表面。因为发射光与激发光垂直，因此样品的激发与荧光的发射都是在样品的正表面进行，避免了光束直接通过样品，进而使反射、散射以及退偏效应达到最小化，从而提高了检测结果的准确性。在本实施例中，光纤探头插管101的轴线与杯体103的轴线间夹角为45°，光纤探头2与样品之间45°角处荧光响应强度最大，因此，本实用新型光纤探头插管101采用与杯体103的轴线呈45°角的设计，应用时可以根据实际情况调整光纤探头插管101与杯底102的角度。

由于三维荧光的检测环境要求，杯体103由为黑色不透光光敏树脂材料制成，杯盖104为黑色不透光光敏树脂材料，可直接覆盖住整个杯体103的顶部不透光，杯底102同样为黑色不透光光敏树脂材料，其为螺旋式杯底，与杯体103的底部通过螺纹配合可旋转扭紧，以不漏水为准，实现杯底102与杯体103的可拆卸密封连接。

杯盖104表面中部开设有加液口，杯盖104内部设有与加液口连通的腔体，杯盖104的底部开设有多个与腔体连通的进液孔。通过上述结构，可以在不打开杯盖104的情况下添加样品，避免因漏光对样品造成影响，进而造成测量结果的不准确。

另一方面，本实用新型提供了包含上述超滤杯的膜污染在线监测系统，如图5所示，该系统还包括光纤，光纤探头2接于光纤的一端，光纤探头2由光纤探头插管101伸入杯体103内部，光纤的另一端与荧光光谱仪5相接，荧光光谱仪5与计算机6相连接。

更加具体地，光纤的另一端为与其呈Y型连接的光纤输入端4和光纤输出端3，其中，光纤输入端4和荧光光谱仪5的激发光输出端相连接，光纤输出端3和荧光光谱仪5的发射光输出端相连接，荧光光谱仪5的信号传输端与计算机6相连接。

光纤探头紧贴所述光纤探头插管的内壁伸入所述内，并与位于所述杯底上的样品相接触，所述光纤探头与样品的接触角为45°。

本实用新型包含超滤杯的膜污染在线监测系统的具体使用方式如下：

将PVDF超滤膜安装在超滤杯的杯底102上，后将其与杯体103旋转扭紧后(以不外漏水为密封标准)，往杯体103中加入150ml稀释后的藻液(本实施例以藻液为例，也可为其他需进行膜污染检测的样品)，盖上杯盖104后，将光纤探头2紧贴光纤探头插管101内壁插入杯体103内，并与位于杯底102上的藻液样品相接触，光纤探头2与样品的接触角为45°，光纤输入端4和光纤输出端3依照图5所示与荧光光谱仪5的激发光输出端和激发光输出端相连接，然后启动荧光光谱仪5和计算机6。其中荧光光谱仪的激发光和发射光波长设置两组参数，一组的激发光波长设置在400nm,发射光波长设置为450nm；一组的激发光波长设置在610nm,发射光波长设置为660nm,激发光与发射光狭缝宽度均设置为5nm，记录时间间隔为5s，数据点设置5000个。超滤膜上的污染物主要包括藻蓝蛋白，EOM等，其中膜荧光的激发波长为400nm，发射波长为450nm；藻细胞组分的激发波长为610nm,发射波长为660nm。

该系统的工作原理如下：荧光光谱仪5上的激发光源发出的激发光进入光纤输入端4，通过光纤探头2照射到超滤膜上，激发的膜和藻细胞荧光一起从光纤探头的输出端射出，由荧光光谱仪5的接收端进入后与计算机6相连接，对计算机6获取的数据进行分析处理，得到其表面的三维荧光数据后分析得出，在400nm/450nm处，膜荧光呈现持续下降趋势，在610nm/660nm处，藻荧光呈现持续上升的趋势。通过实时收集膜荧光和藻荧光的荧光响应强度，可反映膜的污染程度和藻细胞沉降的速度，实现膜污染的实时监测。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种超滤杯，其特征在于，包括：杯体，所述杯体的底部设置有杯底，所述杯体的顶部设置有杯盖，所述杯体、所述杯底和所述杯盖间形成一密闭无光空间，所述杯体上设置有与其倾斜连接的光纤探头插管，所述光纤探头插管的一端伸入所述杯体内部，光纤探头可由所述光纤探头插管伸入所述杯体内部，并与位于所述杯底上的样品相接触。

2.根据权利要求1所述的超滤杯，其特征在于，所述光纤探头插管的轴线与所述杯体的轴线间夹角为30°～60°。

3.根据权利要求2所述的超滤杯，其特征在于，所述光纤探头插管的轴线与所述杯体的轴线间夹角为45°。

4.根据权利要求1所述的超滤杯，其特征在于，所述杯底与所述杯体的底部通过螺纹配合可拆卸密封连接。

5.根据权利要求1所述的超滤杯，其特征在于，所述杯体、所述杯底和所述杯盖均采用黑色不透光光敏树脂材料制成。

6.根据权利要求1所述的超滤杯，其特征在于，所述杯盖表面中部开设有加液口，所述杯盖内部设有与所述加液口连通的腔体，所述杯盖的底部开设有多个与所述腔体连通的进液孔。

7.一种包含权利要求1-6中任一项所述超滤杯的膜污染在线监测系统，其特征在于，还包括光纤，所述光纤的一端接有所述光纤探头，所述光纤探头由所述光纤探头插管伸入所述杯体内部，所述光纤的另一端与荧光光谱仪相接，所述荧光光谱仪与计算机相连接。

8.根据权利要求7所述的膜污染在线监测系统，其特征在于，所述光纤的另一端为与其呈Y型连接的光纤输入端和光纤输出端，所述光纤输入端和所述荧光光谱仪的激发光输出端相连接，所述光纤输出端和所述荧光光谱仪的发射光输出端相连接。

9.根据权利要求7所述的膜污染在线监测系统，其特征在于，所述荧光光谱仪的信号传输端与所述计算机相连接。

10.根据权利要求7所述的膜污染在线监测系统，其特征在于，所述光纤探头紧贴所述光纤探头插管的内壁伸入所述杯体内，并与位于所述杯底上的样品相接触，所述光纤探头与样品的接触角为45°。

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