專利名稱：全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀及其自動(dòng)測(cè)定方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膜孔徑測(cè)定儀，尤其是涉及一種全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀及 其自動(dòng)測(cè)定方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
微濾膜的過(guò)濾孔徑一般為0. 01-10微米，是一類重要的篩孔選擇性濾膜，具有通 量大，上游側(cè)壓力要求低的優(yōu)點(diǎn)，在化工、醫(yī)藥、食品、水處理、環(huán)保、電子工業(yè)等行業(yè)有廣泛 應(yīng)用，其分離性能主要受膜的孔特性參數(shù)如平均孔徑和孔徑分布等影響，孔徑分布是指材 料中存在的各級(jí)孔徑按數(shù)量或體積計(jì)算的百分率，好的膜要求膜孔徑分布窄，在較窄的孔 徑范圍內(nèi)膜內(nèi)通孔多，通量大，因此膜內(nèi)有效通孔數(shù)及其孔徑分布數(shù)據(jù)是評(píng)價(jià)膜性能好壞 的重要的參數(shù)，需要精確測(cè)量。中國(guó)實(shí)用新型專利膜孔徑測(cè)定儀(申請(qǐng)?zhí)枮?1273986. 3，授權(quán)公告號(hào)為CN 2508242Y)公開(kāi)了一種基于泡點(diǎn)_流速法測(cè)定膜孔徑的膜孔徑測(cè)定儀，包括依次連接的供 氣瓶、壓力平衡罐、測(cè)試池和流量計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，但是該膜孔徑測(cè)定儀 需要人工控制測(cè)定條件，同時(shí)需要人工采集壓力、流量等測(cè)量數(shù)據(jù)用于平均孔徑等參數(shù)的 計(jì)算，存在誤差大，操作不便等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能自動(dòng)控制測(cè)定條件并采集測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì) 數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀及其用于測(cè)定微濾膜孔徑分布的自動(dòng) 測(cè)定方法和應(yīng)用。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為一種全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定 儀，包括供氣瓶、氣體緩沖罐和用于固定密封微濾膜的測(cè)試膜池，所述的供氣瓶、所述的氣 體緩沖罐和所述的測(cè)試膜池通過(guò)管路依次連接，所述的供氣瓶與所述的氣體緩沖罐之間設(shè) 置有電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，所述的氣體緩沖罐上設(shè)置有壓力探頭，所述的測(cè)試膜池的微濾膜滲 透?jìng)?cè)的出口設(shè)置有氣體流量探頭，所述的壓力探頭和所述的氣體流量探頭的信號(hào)輸出端與 用于實(shí)時(shí)采集壓力P信號(hào)和氣體流量Fs信號(hào)的數(shù)據(jù)采集模塊相連，所述的數(shù)據(jù)采集模塊通 過(guò)通訊模塊將采集到的壓力P信號(hào)和氣體流量Fs信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制器內(nèi)，所述的計(jì)算 機(jī)控制器的信號(hào)輸出端與所述的電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的信號(hào)輸入端連接并對(duì)所述的電動(dòng)流量 調(diào)節(jié)閥進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制。所述的供氣瓶與所述的氣體緩沖罐之間設(shè)置有減壓閥，所述的測(cè)試膜池與所述的 氣體流量探頭之間設(shè)置有用于控制透膜氣體進(jìn)出的第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)。所述的氣體緩沖罐和所述的測(cè)試膜池之間還設(shè)置有與所述的管路并接的通液管 路，所述的氣體緩沖罐和所述的測(cè)試膜池之間的管路上設(shè)置有通氣控制閥，所述的通液管 路上設(shè)置有通液控制閥，所述的測(cè)試膜池與所述的第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)之間還設(shè)置有液體流出旁 路，所述的液體流出旁路的出口設(shè)置有液體流量計(jì)，所述的氣體緩沖罐的上端設(shè)置有進(jìn)液口，下端設(shè)置有出液口，所述的進(jìn)液口上設(shè)置有進(jìn)液控制閥，所述的出液口上設(shè)置有出液控 制閥，所述的液體流出旁路上設(shè)置有用于控制透膜液體進(jìn)出的第二開(kāi)關(guān)閥門(mén)。所述的微濾膜為平板膜、中空纖維膜或管式膜，所述的微濾膜的材質(zhì)為高分子材 料或無(wú)機(jī)材料。所述的測(cè)試膜池包括可相互扣合形成樣品腔室的上膜池和下膜池，所述的上膜池 和所述的下膜池具有相連通的導(dǎo)孔，所述的樣品腔室通過(guò)所述的導(dǎo)孔與所述的管路連通， 所述的上膜池和所述的下膜池之間設(shè)置有用于密封所述的樣品腔室的密封裝置，所述的平 板膜置于所述的樣品腔室中，外邊緣壓緊在所述的上膜池和所述的下膜池之間，所述的平 板膜的透過(guò)側(cè)設(shè)置有用于緩沖壓力的多孔墊片。所述的測(cè)試膜池包括相互扣合形成樣品腔室的上膜池和下膜池，所述的上膜池和 所述的下膜池具有相連通的導(dǎo)孔，所述的樣品腔室通過(guò)所述的導(dǎo)孔與所述的管路連通，所 述的上膜池和所述的下膜池之間設(shè)置有用于密封所述的樣品腔室的密封裝置，所述的中空 纖維膜或所述的管式膜穿過(guò)具孔圓平板與所述的具孔圓平板之間的空隙填充有密封材料， 所述的具孔圓平板置于所述的樣品腔室中，外邊緣壓緊在所述的上膜池和所述的下膜池之 間。所述的上膜池外周壁設(shè)置有定位槽，所述的下膜池與所述的上膜池相接觸的端面 上設(shè)置有與所述的定位槽配合使用的定位塊。所述的測(cè)試膜池還包括用于壓緊密封所述的上膜池和所述的下膜池的上壓蓋和 下壓蓋，所述的上壓蓋和所述的下壓蓋通過(guò)螺紋、法蘭、卡箍和螺栓中的一種或兩種方式連 接固定，所述的上壓蓋和所述的下壓蓋各有一個(gè)通道與所述的管路相連通。全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀的自動(dòng)測(cè)定方法包括如下步驟
(1)將待測(cè)試微濾膜預(yù)先浸透浸潤(rùn)液后放入測(cè)試膜池中密封固定，在計(jì)算機(jī)控制器的 控制程序中預(yù)先設(shè)定微濾膜的最大承受壓力Ptl和進(jìn)氣壓力增加速度V ；
(2)將電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥、通氣控制閥和第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)打開(kāi)，供氣瓶中的氣體通過(guò)電動(dòng)流 量調(diào)節(jié)閥依次進(jìn)入氣體緩沖罐和測(cè)試膜池中；
(3)將用壓力探頭測(cè)得的氣體緩沖罐內(nèi)的壓力P信號(hào)和氣體流量探頭測(cè)得的相應(yīng)壓力 P下透過(guò)微濾膜的氣體流量Fs信號(hào)實(shí)時(shí)采集到數(shù)據(jù)采集模塊中，通過(guò)通訊模塊將采集到的 壓力P信號(hào)和氣體流量Fs信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制器內(nèi)，形成一一對(duì)應(yīng)的壓力P-氣體流量 Fs數(shù)據(jù)；
(4)計(jì)算機(jī)控制器以采集到的壓力P信號(hào)和相應(yīng)壓力P下的氣體流量Fs信號(hào)為依據(jù)， 以預(yù)設(shè)的進(jìn)氣壓力增加速度V為控制目標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，將計(jì)算所得 的電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度實(shí)時(shí)反饋到電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥上執(zhí)行，控制氣體緩沖罐內(nèi)壓力增加 速度為預(yù)設(shè)的進(jìn)氣壓力增加速度V ；
(5)根據(jù)采集的壓力P信號(hào)和相應(yīng)壓力P下的氣體流量Fs信號(hào)測(cè)定孔徑分布
a.將步驟(3)中測(cè)定的壓力P代入跨膜壓差計(jì)算公式
卸= P-Pe-i y ,得到跨膜壓差A(yù)p ,其中&為透過(guò)膜的氣體出口側(cè)的氣體壓力，Py為氣 體緩沖罐與測(cè)定膜進(jìn)口側(cè)的壓力差；b.將得到的跨膜壓差▲代入公式
權(quán)利要求
1.一種全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，包括供氣瓶、氣體緩沖罐和用于固定密封微濾 膜的測(cè)試膜池，所述的供氣瓶、所述的氣體緩沖罐和所述的測(cè)試膜池通過(guò)管路依次連接，其 特征在于所述的供氣瓶與所述的氣體緩沖罐之間設(shè)置有電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，所述的氣體緩 沖罐上設(shè)置有壓力探頭，所述的測(cè)試膜池的微濾膜滲透?jìng)?cè)的出口設(shè)置有氣體流量探頭，所 述的壓力探頭和所述的氣體流量探頭的信號(hào)輸出端與用于實(shí)時(shí)采集壓力P信號(hào)和氣體流 量Fs信號(hào)的數(shù)據(jù)采集模塊相連，所述的數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)通訊模塊將采集到的壓力P信號(hào) 和氣體流量Fs信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制器內(nèi)，所述的計(jì)算機(jī)控制器的信號(hào)輸出端與所述的電 動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的信號(hào)輸入端連接并對(duì)所述的電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，其特征在于所述的供氣瓶 與所述的氣體緩沖罐之間設(shè)置有減壓閥，所述的測(cè)試膜池與所述的氣體流量探頭之間設(shè)置 有用于控制透膜氣體進(jìn)出的第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，其特征在于所述的氣 體緩沖罐和所述的測(cè)試膜池之間還設(shè)置有與所述的管路并接的通液管路，所述的氣體緩沖 罐和所述的測(cè)試膜池之間的管路上設(shè)置有通氣控制閥，所述的通液管路上設(shè)置有通液控制 閥，所述的測(cè)試膜池與所述的第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)之間還設(shè)置有液體流出旁路，所述的液體流出 旁路的出口設(shè)置有液體流量計(jì)，所述的氣體緩沖罐的上端設(shè)置有進(jìn)液口，下端設(shè)置有出液 口，所述的進(jìn)液口上設(shè)置有進(jìn)液控制閥，所述的出液口上設(shè)置有出液控制閥，所述的液體流 出旁路上設(shè)置有用于控制透膜液體進(jìn)出的第二開(kāi)關(guān)閥門(mén)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，其特征在于所述的微濾膜 為平板膜、中空纖維膜或管式膜，所述的微濾膜的材質(zhì)為高分子材料或無(wú)機(jī)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，其特征在于所述的測(cè)試膜 池包括可相互扣合形成樣品腔室的上膜池和下膜池，所述的上膜池和所述的下膜池具有相 連通的導(dǎo)孔，所述的樣品腔室通過(guò)所述的導(dǎo)孔與所述的管路連通，所述的上膜池和所述的 下膜池之間設(shè)置有用于密封所述的樣品腔室的密封裝置，所述的平板膜置于所述的樣品腔 室中，外邊緣壓緊在所述的上膜池和所述的下膜池之間，所述的平板膜的透過(guò)側(cè)設(shè)置有用 于緩沖壓力的多孔墊片。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，其特征在于所述的測(cè)試膜 池包括相互扣合形成樣品腔室的上膜池和下膜池，所述的上膜池和所述的下膜池具有相連 通的導(dǎo)孔，所述的樣品腔室通過(guò)所述的導(dǎo)孔與所述的管路連通，所述的上膜池和所述的下 膜池之間設(shè)置有用于密封所述的樣品腔室的密封裝置，所述的中空纖維膜或所述的管式膜 穿過(guò)具孔圓平板與所述的具孔圓平板之間的空隙填充有密封材料，所述的具孔圓平板置于 所述的樣品腔室中，外邊緣壓緊在所述的上膜池和所述的下膜池之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，其特征在于所述的上 膜池外周壁設(shè)置有定位槽，所述的下膜池與所述的上膜池相接觸的端面上設(shè)置有與所述的 定位槽配合使用的定位塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀，其特征在于所述的測(cè) 試膜池還包括用于壓緊密封所述的上膜池和所述的下膜池的上壓蓋和下壓蓋，所述的上壓 蓋和所述的下壓蓋通過(guò)螺紋、法蘭、卡箍和螺栓中的一種或兩種方式連接固定，所述的上壓 蓋和所述的下壓蓋各有一個(gè)通道與所述的管路相連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀的自動(dòng)測(cè)定方法，其特征在 于包括如下步驟(1)將待測(cè)試微濾膜預(yù)先浸透浸潤(rùn)液后放入測(cè)試膜池中密封固定，在計(jì)算機(jī)控制器的 控制程序中預(yù)先設(shè)定微濾膜的最大承受壓力Ptl和進(jìn)氣壓力增加速度V ；(2)將電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥、通氣控制閥和第一開(kāi)關(guān)閥門(mén)打開(kāi)，供氣瓶中的氣體通過(guò)電動(dòng)流 量調(diào)節(jié)閥依次進(jìn)入氣體緩沖罐和測(cè)試膜池中；(3)將用壓力探頭測(cè)得的氣體緩沖罐內(nèi)的壓力P信號(hào)和氣體流量探頭測(cè)得的相應(yīng)壓力 P下透過(guò)微濾膜的氣體流量Fs信號(hào)實(shí)時(shí)采集到數(shù)據(jù)采集模塊中，通過(guò)通訊模塊將采集到的 壓力P信號(hào)和氣體流量Fs信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制器內(nèi)，形成一一對(duì)應(yīng)的壓力P-氣體流量 Fs數(shù)據(jù)；(4)計(jì)算機(jī)控制器以采集到的壓力P信號(hào)和相應(yīng)壓力P下的氣體流量Fs信號(hào)為依據(jù)， 以預(yù)設(shè)的進(jìn)氣壓力增加速度V為控制目標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，將計(jì)算所得 的電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度實(shí)時(shí)反饋到電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥上執(zhí)行，控制氣體緩沖罐內(nèi)壓力增加 速度為預(yù)設(shè)的進(jìn)氣壓力增加速度V ；(5)根據(jù)采集的壓力P信號(hào)和相應(yīng)壓力P下的氣體流量Fs信號(hào)測(cè)定孔徑分布a.將步驟(3)中測(cè)定的壓力P代入跨膜壓差計(jì)算公式Δp= P-Pa -Pr,得到跨膜壓差A(yù)p，其中1 為透過(guò)膜的氣體出口側(cè)的氣體壓力，Py為氣 體緩沖罐與測(cè)定膜進(jìn)口側(cè)的壓力差；b.將得到的跨膜壓差代入公式
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀的應(yīng)用，其特征在于所述的 全自動(dòng)微濾膜孔徑測(cè)定儀可用于測(cè)定微濾膜的孔徑分布、平均孔徑、氣體通量和液體通量。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了全自動(dòng)微濾膜孔徑分布測(cè)定儀及其自動(dòng)測(cè)定方法和應(yīng)用，包括供氣瓶、氣體緩沖罐和用于固定密封微濾膜的測(cè)試膜池并通過(guò)管路依次連接，特點(diǎn)是供氣瓶與氣體緩沖罐之間設(shè)置有電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，氣體緩沖罐上設(shè)置有壓力探頭，測(cè)試膜池的微濾膜滲透?jìng)?cè)的出口設(shè)置有氣體流量探頭，壓力探頭和氣體流量探頭的信號(hào)輸出端與用于實(shí)時(shí)采集壓力和流量信號(hào)的數(shù)據(jù)采集模塊相連，通過(guò)通訊模塊與計(jì)算機(jī)控制器進(jìn)行信號(hào)傳輸，計(jì)算機(jī)控制器的信號(hào)輸出端與電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥的信號(hào)輸入端連接并對(duì)電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋控制，優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)時(shí)自動(dòng)控制測(cè)定條件并采集測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，能夠滿足對(duì)各類篩孔性濾膜性能的評(píng)定要求。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102087195SQ201010572988
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者陸茵 申請(qǐng)人:寧波大學(xué)