本发明专利技术公开一种交替非均匀电场减缓膜污染方法与实验装置，下过滤腔体与上过滤腔体以平板微滤膜为对称中心上下对称，上过滤腔体内部设有针尖电极装置，下过滤腔体中设置平板电极；针尖电极装置具有从左到右布置m行、从前到后布置n列的阵列式针尖电极，每个针尖电极均连接一根导电线，每一列针尖电极中的m根导电线均经一个中空管后与一个导线分流器相连，n个导线分流器均连接于MCU控制盒；采用交替变化的电场对膜孔进行不同角度的冲刷，使得杂质粒子在膜表面与电极之间运动，能够防止杂质粒子集中在电极表面或者是膜表面造成电极表面或膜面的污染。
【技术实现步骤摘要】
一种交替非均匀电场减缓膜污染方法与实验装置
本专利技术涉及减缓膜污染及浓差极化技术，应用交替非均匀电场对装置运行过程中出现的污染进行缓解。
技术介绍
膜是一种具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离可以实现料液中不同组分的分离、提纯、浓缩，具有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特性，因此广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、能源、水处理，仿生等领域，已成为分离科学中最重要的手段之一。然而在膜分离技术广泛应用的同时却伴随着膜污染，膜污染是在膜过滤过程中，料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或者机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使得膜渗透量与分离特性产生不可逆变化，膜的使用寿命缩短，极大地影响了膜分离技术的实际应用。因此，针对膜污染产生的原因，采取相应的对策，对膜性能的部分或者完全恢复非常必要。中国专利申请号200620155007.1的文献公开了一种超声场和高压交流脉冲电场复合强化的超滤膜分离组件。用于超滤实验，采用超声场和高压交流脉冲电场，设置上下基板，每个基板上加工8个超声波安装孔，中间凹槽形成的空腔用于料液的流动，上下导电板位于空腔内并在空腔内形成电场。但是该装置的上下导电板是固定的，不能实时根据具体情况进行调节与平板膜的距离；其次，高压脉冲大小和频率不可调，不能进行现场调控；再次，该专利采用的是均匀电场，这是一种比较常用的方法，在效果上却没有可以变换杂质粒子受力方向的非均匀电场有优势。根据以上总述，导致该装置在某些方面还不完善，使用不便。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有超声场和高压交流脉冲电场复合强化的超滤膜分离组件存在的问题，提供一种交替非均匀电场减缓膜污染方法与实验装置，用非均匀的电场，对杂质粒子进行不同角度的运动控制，能够更加有效的减缓膜孔内的污染，提高渗透通量。本专利技术一种交替非均匀电场减缓膜污染实验装置采用的技术方案是：本专利技术包括外部保护装置和平板微滤膜，位于平板微滤膜上侧部分是上过滤腔体，位于平板微滤膜下侧部分是下过滤腔体，下过滤腔体与上过滤腔体以平板微滤膜为对称中心上下对称，上过滤腔体内部设有针尖电极装置，针尖电极装置连接垂直的可调节螺杆下端，可调节螺杆上端向上伸出外部保护装置顶部外；下过滤腔体中设置平板电极，平板电极通过另一个可调节螺杆与外部保护装置底部相连；平板电极经过一根导电线连接于脉冲电源发生器，脉冲电源发生器经另一根导电线连接MCU控制盒，MCU控制盒经导线分流器与针尖电极装置相连；针尖电极装置具有从左到右布置m行、从前到后布置n列的阵列式针尖电极，每个针尖电极均连接一根导电线，每一列针尖电极中的m根导电线均经一个中空管后与一个导线分流器相连，n个导线分流器均连接于MCU控制盒。本专利技术一种交替非均匀电场减缓膜污染实验方法采用的技术方案是包括以下步骤：A、调节脉冲电源发生器产生脉冲电压，设定每一列针尖电极的运作时间以及实验运作总时间；调节可调节螺杆，使针尖电极装置与平板微滤膜之间的距离以及平板电极与平板微滤膜之间的距离；B、MCU控制盒控制脉冲电源发生器工作产生脉冲电压，控制针尖电极装置中第一列针尖电极通电，在上过滤腔体和下过滤腔体内部形成发射状的电场；半个周期后，将脉冲电源发生器的正极与负极对调；C、经过针尖电极的运作时间后，MCU控制盒控制第一列针尖电极停止通电，第二列针尖电极开始通电；半个周期后，将脉冲电源发生器的正极与负极对调；D、再经过针尖电极的运作时间后，如此重复地控制上一列针尖电极停止通电，再控制下一列针尖电极通电，在下一列针尖电极通电工作半个周期后，将脉冲电源发生器1的正极与负极对调；如此循环直至最后的第n列针尖电极工作结束。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术利用非均匀的电场，采用交替变化的电场，对膜孔进行不同角度的冲刷，使得杂质粒子在膜表面与电极之间运动，能够防止杂质粒子集中在电极表面或者是膜表面，造成电极表面或者膜面的污染。2、本专利技术采用分组的控制器，能够有效地变换吸附在膜面或者膜孔中杂质粒子受力方向，有助于杂质粒子的松动，减缓膜污染。3、本专利技术可以调节针尖电极装置与平板微滤膜之间的距离、可以调节平板电极与平板微滤膜之间的距离，将装置调节至最合理的状态，提高实验的运行效率。附图说明图1是本专利技术一种交替非均匀电场减缓膜污染装置正视剖面图；图2是图1的针尖电极装置的立体结构图；图3是图1的电气控制图；图4是图1中杂质粒子在非均匀电场中受力情况分析图；图5是本专利技术交替非均匀电场减缓膜污染实验方法的流程图；附图中的各部分序号及名称：1、脉冲电源发生器；2、导电线；3、上入水口；4、上过滤腔体；5、取水口；6、下入水口；7、平板电极；8、固定螺杆；9、可调节螺杆；10、螺母；11、垫片；12、装置外部保护装置；13、针尖电极装置；14、上出水口；15、薄膜层及膜垫；16、滤板；17、下过滤腔体；18、下出水口；19、中空管；20、螺母；21、中空平板；22、第一列针尖电极；23、膜孔；24、电力线a；25、电力线b；26、杂质粒子；27、MCU控制盒；28、市电接口；29、平板微滤膜；30、导线分流器、31、第二列针尖电极；32、第n列针尖电极。具体实施方式参见图1，本专利技术交替非均匀电场减缓膜污染装置的主体部分是以平板微滤膜29为对称中心的上下对称结构。外部保护装置12位于整个装置主体部分的外部起保护及固定作用。平板微滤膜29水平地位于整个装置的中间部分，将装置从体积上均分为上下两部分。平板微滤膜29由薄膜层及膜垫15、滤板16、取水口5构成，滤板16对附着在其上下表面的薄膜层及膜垫15起支撑作用，滤板16上分布有很多沟槽，能够将经由薄膜层及膜垫15过滤后的料液引流到取水口5处，在水力压力或外部抽吸力的作用下从取水口5流出。位于平板微滤膜29的上侧部分是上过滤腔体4，上过滤腔体4的左侧壁上部设有上入水口3，上入水口3与外部原料液相连，上过滤腔体4的右侧壁下部设有上出水口14。在上过滤腔体4内部设有针尖电极装置13，针尖电极装置13水平地位于上过滤腔体4内的左右方向的中间位置且上下方向的偏上方位置，针尖电极装置13连接垂直的可调节螺杆9的下端，可调节螺杆9的上端向上伸出外部保护装置12顶部外。在可调节螺杆9与外部保护装置12顶部相衔接的部分处装有螺母20，为了防止装置内溶液渗透，螺母20与外部保护装置12顶部之间采用垫片11，可调节螺杆9与螺母20之间以螺纹相接，由此通过螺母20的旋转可以带动可调节螺杆9进行上下移动，从而调节针尖电极装置13与平板微滤膜29之间的距离d1。位于平板微滤膜29的下侧部分是下过滤腔体17，下过滤腔体17与上过滤腔体4以平板微滤膜29为对称中心上下对称。下过滤腔体17的左侧壁上部开有下入水口6，下入水口6与外部原料液相连通，下过滤腔体17的右侧壁的下部开有下出水口18。在下过滤腔体17中设置平板电极7，平板电极7为不锈钢材质，平板电极7水平地位于下过滤腔体17的中间下部，平板电极7也通过可调节螺杆9和螺母20与外部保护装置12的底部相连，可调节螺杆9通过旋转螺母20带动可调节螺杆9上下移动，由此可以调节平板微滤膜29与平板电极7的距离d2。为了防止渗本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种交替非均匀电场减缓膜污染实验装置，包括外部保护装置（12）和平板微滤膜（29），位于平板微滤膜（29）上侧部分是上过滤腔体（4），位于平板微滤膜（29）下侧部分是下过滤腔体（17），下过滤腔体（17）与上过滤腔体（4）以平板微滤膜（29）为对称中心上下对称，其特征是：上过滤腔体（4）内部设有针尖电极装置（13），针尖电极装置（13）连接垂直的一个可调节螺杆（9）下端，可调节螺杆（9）上端向上伸出外部保护装置（12）顶部外；下过滤腔体（17）中设置平板电极（7），平板电极（7）通过另一个可调节螺杆（9）与外部保护装置（12）底部相连；平板电极（7）经过一根导电线（2）连接于脉冲电源发生器（1），脉冲电源发生器（1）经另一根导电线（2）连接MCU控制盒（27），MCU控制盒（27）经导线分流器（30）与针尖电极装置（13）相连；针尖电极装置（13）具有从左到右布置m行、从前到后布置n列的阵列式针尖电极，每个针尖电极均连接一根导电线，每一列针尖电极中的m根导电线均经一个中空管（19）后与一个导线分流器（30）相连，n个导线分流器（30）均连接于MCU控制盒（27）。
【技术特征摘要】
1.一种交替非均匀电场减缓膜污染实验装置，包括外部保护装置（12）和平板微滤膜（29），位于平板微滤膜（29）上侧部分是上过滤腔体（4），位于平板微滤膜（29）下侧部分是下过滤腔体（17），下过滤腔体（17）与上过滤腔体（4）以平板微滤膜（29）为对称中心上下对称，其特征是：上过滤腔体（4）内部设有针尖电极装置（13），针尖电极装置（13）连接垂直的一个可调节螺杆（9）下端，可调节螺杆（9）上端向上伸出外部保护装置（12）顶部外；下过滤腔体（17）中设置平板电极（7），平板电极（7）通过另一个可调节螺杆（9）与外部保护装置（12）底部相连；平板电极（7）经过一根导电线（2）连接于脉冲电源发生器（1），脉冲电源发生器（1）经另一根导电线（2）连接MCU控制盒（27），MCU控制盒（27）经导线分流器（30）与针尖电极装置（13）相连；针尖电极装置（13）具有从左到右布置m行、从前到后布置n列的阵列式针尖电极，每个针尖电极均连接一根导电线，每一列针尖电极中的m根导电线均经一个中空管（19）后与一个导线分流器（30）相连，n个导线分流器（30）均连接于MCU控制盒（27）。2.根据权利要求1所述交替非均匀电场减缓膜污染实验装置，其特征是：上过滤腔体（4）左侧壁上部设有与外部原料液相连的上入水口（3），上过滤腔体（4）右侧壁下部设有上出水口（14）；下过滤腔体（17）左侧壁上部开有与外部原料液相连通的下入水口（6），下过滤腔体（17）右侧壁的下部开有下出水口（18）。3.根据权利要求1所述交替非均匀电场减缓膜污染实验装置，其特征是：在可调节...
【专利技术属性】
技术研发人员：张荣标，张凤，吕明葵，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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