CN220568619U - 一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，包括两个膜池组件；膜池组件包括膜池、电极片和电极连接螺杆，膜池上设有凹槽，凹槽的侧壁上设有两个通气孔，凹槽的槽底设有连接柱，连接柱上设有连接孔，电极连接螺杆一端螺纹连接在连接孔内，另一端与电极片固定连接；两个凹槽相互对接连通，两个凹槽的槽口端面之间用于夹紧分离膜，两个电极片分别位于分离膜两侧，两个电极连接螺杆分别连接电源的正负极；一个膜池上的一个通气孔连接进料气源和气相色谱仪，另一个通气孔连接调压阀；另一个膜池上的一个通气孔连接吹扫气源，另一个通气孔连接气相色谱仪。本实用新型可以在不同的气压和电场条件下测定电响应分离膜的性能参数。

Description

一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构

技术领域

本实用新型涉及压电膜技术领域，特别是涉及一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构。

背景技术

二氧化碳是一种主要的温室气体，其排放量对全球气候变化有着重要的影响。根据国际能源署(IEA)报告，2019年全球能源相关的二氧化碳排放量达到了332亿吨。为了缓解二氧化碳对气候的影响，开发高效的二氧化碳分离技术是一项重要的任务。二氧化碳分离指的是将含有二氧化碳的混合气体中的二氧化碳分离出来，以便其进一步的存储或利用。常见的二氧化碳分离技术包括吸收法、吸附法、膜分离法等。

膜分离法是利用膜材料对不同组分具有不同的渗透性和选择性来实现分离的技术，它具有操作简单、能耗低、环境友好等优点。然而，传统的膜分离法也面临着一些难题，如膜材料的稳定性、耐久性、防污性等需要提高，以及膜分离过程中的浓差极化、渗透压降等需要控制。

为了解决这些难题，近年来出现了一种新的膜分离技术——电响应分离膜，其可以利用电场对膜结构或表面性质的调控作用，实现对膜的渗透性和选择性的动态调节，从而克服传统膜分离中渗透性和选择性的trade-off，提高膜的分离效率和灵活性。

为了更好的利用电响应分离膜的特性对气体进行分离，需要对电响应分离膜的性能进行研究分析，例如不同气压条件对电响应分离膜的性能的影响，不同电场条件下对电响应分离膜的性能的影响等等。然而，现有技术中缺乏对电响应分离膜的渗透性和选择性的相关试验分析装置，无法实现在不同的气压和电场条件下对电响应分离膜的性能的研究分析。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，以解决上述现有技术存在的问题，可以在不同的气压和电场条件下测定电响应分离膜的性能参数，分析研究其与气压和电场条件的关系，为电响应分离膜在气体分离领域的研究和应用提供便利。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，包括两个膜池组件；所述膜池组件包括膜池、电极片和电极连接螺杆，所述膜池上设有凹槽，所述凹槽的侧壁上设有两个通气孔，所述凹槽的槽底设有连接柱，所述连接柱上设有连接孔，所述电极连接螺杆一端螺纹连接在所述连接孔内，另一端与所述电极片固定连接，所述膜池上设有与所述连接孔连通的引线接孔，导线通过所述引线接孔连接所述电极连接螺杆和电源；两个所述膜池设有所述凹槽的两面相对设置且两个所述凹槽相互对接连通，两个所述凹槽的槽口端面之间用于夹紧分离膜并使分离膜覆盖所述凹槽的槽口，两个所述电极片分别位于分离膜两侧，两个所述电极连接螺杆分别通过导线连接电源的正负极以通过两个所述电极片对分离膜施加电场；一个所述膜池上的一个所述通气孔用于通过三通连接进料气源和气相色谱仪，另一个所述通气孔用于连接调压阀；另一个所述膜池上的一个所述通气孔用于连接吹扫气源，另一个所述通气孔用于连接气相色谱仪。

优选地，所述凹槽周围的所述膜池上设有多个螺栓连接孔，通过螺栓穿过所述螺栓连接孔将两个所述膜池固定连接。

优选地，所述连接孔贯穿所述膜池，所述连接孔远离所述电极连接螺杆的一端螺纹连接有顶丝，所述顶丝通过其端部的绝缘柱将导线顶紧于所述电极连接螺杆的端面。

优选地，连接所述进料气源和所述通气孔之间的管路上设有流量调节阀和第一压力表，所述流量调节阀靠近所述进料气源。

优选地，所述电极片的形状为网状或板状。

优选地，所述电极片的材质为不锈钢、紫铜、黄铜、铝合金、碳钢或钛金属，两个所述电极片为同一种材质或分别为两种不同材质。

优选地，所述膜池的材质为PTFE、PMMA、PEEK或PC。

优选地，所述引线接孔内螺纹连接有导线接头，电源通过导线连接所述导线接头，所述导线接头通过导线连接所述电极连接螺杆。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型提供一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，通过导线将电源的正负极分别连接两个电极连接螺杆，从而使得两个电极片之间产生电场，通过调节电极连接螺杆的拧入深度可以调节两个电极片间的距离，得以方便调节电场强度，也可通过对电源进行调节以调节两个电极片间的电场强度及电场方向，通过对进料气源、吹扫气源的气压进行调控，得以调节分离膜进料侧的气压以及分离膜两侧的压力差，在通过气相色谱仪分析记录进出气口的气体浓度变化，利用相关公式计算出分离膜的气体渗透性及选择性，并且分析得到这些参数与电场方向、电场强度和气压条件的关系。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型提供的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构的爆炸结构示意图；

图2为本实用新型中膜池组件的主视结构示意图；

图3为本实用新型中膜池组件的俯视结构示意图；

图4为图2中A-A剖面示意图；

图5为图3中B-B剖面示意图；

图6为本实用新型中电极片与电极连接螺杆的连接结构示意图。

图中：1-膜池组件、2-膜池、3-电极片、4-电极连接螺杆、5-凹槽、6-通气孔、7-连接柱、8-连接孔、9-引线接孔、10-螺栓连接孔、11-顶丝、12-绝缘柱、13-导线接头、14-分离膜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。

本实用新型的目的是提供一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，以解决现有技术存在的问题，可以在不同的气压和电场条件下测定电响应分离膜的性能参数，分析研究其与气压和电场条件的关系，为电响应分离膜在气体分离领域的研究和应用提供便利。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-图6所示，本实施例提供一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，包括两个膜池组件1；膜池组件1包括膜池2、电极片3和电极连接螺杆4，膜池2上设有凹槽5，凹槽5的侧壁上设有两个通气孔6，凹槽5的槽底设有连接柱7，连接柱7上设有连接孔8，电极连接螺杆4一端螺纹连接在连接孔8内，另一端与电极片3固定连接，膜池2上设有与连接孔8连通的引线接孔9，导线通过引线接孔9连接电极连接螺杆4和电源；两个膜池2设有凹槽5的两面相对设置且两个凹槽5相互对接连通，两个凹槽5的槽口端面之间用于夹紧分离膜14并使分离膜14覆盖凹槽5的槽口，两个电极片3分别位于分离膜14两侧，两个电极连接螺杆4分别通过导线连接电源的正负极以通过两个电极片3对分离膜14施加电场；一个膜池2上的一个通气孔6用于通过三通连接进料气源和气相色谱仪，另一个通气孔6用于连接调压阀；另一个膜池2上的一个通气孔6用于连接吹扫气源，另一个通气孔6用于连接气相色谱仪。

使用时，通过导线将电源的正负极分别连接两个电极连接螺杆4，调节两个电极连接螺杆4的拧入深度，以使两个膜池2对接后，两个电极片3间的间距达到所需距离值，将分离膜14置于两个膜池2之间并通过两个膜池2夹紧分离膜14，将进料气源和气相色谱仪通过三通连接一个膜池2上的一个通气孔6，该膜池2上的另一个通气孔6连接调压阀，将另一个膜池2上的两个通气孔6分别连接吹扫气源和气相色谱仪。通过调节电极连接螺杆4的拧入深度可以调节两个电极片3间的距离，得以方便调节电场强度，也可通过对电源进行调节以调节两个电极片3间的电场强度及电场方向，通过对进料气源、吹扫气源的气压进行调控，得以调节分离膜14进料侧的气压以及分离膜14两侧的压力差，在通过气相色谱仪分析记录进出气口的气体浓度变化，利用相关公式计算出分离膜的气体渗透性及选择性，并且分析得到这些参数与电场方向、电场强度和气压条件的关系，为电响应分离膜在气体分离领域的研究和应用提供便利。

本实施例中，凹槽5周围的膜池2上设有多个螺栓连接孔10，通过螺栓穿过螺栓连接孔10将两个膜池2固定连接，便于进行拆装以更换不同的分离膜14，从而方便对不同的分离膜14进行测试研究。

本实施例中，连接孔8贯穿膜池2，连接孔8远离电极连接螺杆4的一端螺纹连接有顶丝11，顶丝11通过其端部的绝缘柱12将导线顶紧于电极连接螺杆4的端面，保证导线能够与电极连接螺杆4始终紧密连接。

本实施例中，连接进料气源和通气孔6之间的管路上设有流量调节阀和第一压力表，流量调节阀靠近进料气源。通过流量调节阀可以调节通入分离膜14进料侧的气体流量以控制分离膜14进料侧的气压，通过第一压力表可以方便地观测得到分离膜14进料侧的气压。

本实施例中，电极片3的形状为网状或板状。

本实施例中，电极片3的材质为不锈钢、紫铜、黄铜、铝合金、碳钢或钛金属，两个电极片3为同一种材质或分别为两种不同材质。

本实施例中，膜池2的材质为PTFE、PMMA、PEEK或PC。

本实施例中，引线接孔9内螺纹连接有导线接头13，电源通过导线连接导线接头13，导线接头13通过导线连接电极连接螺杆4。

本实用新型提供的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构适用于多种电响应分离膜的测试分析，例如分离膜14可选择微孔结构和双极性空间电荷的聚偏氟乙烯(PVDF)压电性膜。

本实用新型提供的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，首次使用时，应仔细检查各部件是否完好无损，没有松动或断裂的情况。特别是电极片3、电极连接螺杆4、导线接头13等，要确保其与膜池2和仪器(电源)的连接牢固可靠，没有短路或漏电的风险。其次，在开始实验前，还要检查装置的气密性，以确保气压的准确性和稳定性。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：包括两个膜池组件；所述膜池组件包括膜池、电极片和电极连接螺杆，所述膜池上设有凹槽，所述凹槽的侧壁上设有两个通气孔，所述凹槽的槽底设有连接柱，所述连接柱上设有连接孔，所述电极连接螺杆一端螺纹连接在所述连接孔内，另一端与所述电极片固定连接，所述膜池上设有与所述连接孔连通的引线接孔，导线通过所述引线接孔连接所述电极连接螺杆和电源；两个所述膜池设有所述凹槽的两面相对设置且两个所述凹槽相互对接连通，两个所述凹槽的槽口端面之间用于夹紧分离膜并使分离膜覆盖所述凹槽的槽口，两个所述电极片分别位于分离膜两侧，两个所述电极连接螺杆分别通过导线连接电源的正负极以通过两个所述电极片对分离膜施加电场；一个所述膜池上的一个所述通气孔用于通过三通连接进料气源和气相色谱仪，另一个所述通气孔用于连接调压阀；另一个所述膜池上的一个所述通气孔用于连接吹扫气源，另一个所述通气孔用于连接气相色谱仪。

2.根据权利要求1所述的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：所述凹槽周围的所述膜池上设有多个螺栓连接孔，通过螺栓穿过所述螺栓连接孔将两个所述膜池固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：所述连接孔贯穿所述膜池，所述连接孔远离所述电极连接螺杆的一端螺纹连接有顶丝，所述顶丝通过其端部的绝缘柱将导线顶紧于所述电极连接螺杆的端面。

4.根据权利要求1所述的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：连接所述进料气源和所述通气孔之间的管路上设有流量调节阀和第一压力表，所述流量调节阀靠近所述进料气源。

5.根据权利要求1所述的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：所述电极片的形状为网状或板状。

6.根据权利要求1所述的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：所述电极片的材质为不锈钢、紫铜、黄铜、铝合金、碳钢或钛金属，两个所述电极片为同一种材质或分别为两种不同材质。

7.根据权利要求1所述的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：所述膜池的材质为PTFE、PMMA、PEEK或PC。

8.根据权利要求1所述的用于测定电响应分离膜性能的膜池结构，其特征在于：所述引线接孔内螺纹连接有导线接头，电源通过导线连接所述导线接头，所述导线接头通过导线连接所述电极连接螺杆。