一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置及方法。盐水供应系统和淡水收集系统之间通过反渗透膜过滤系统连接，双缸恒速恒压泵的输出口和进料箱的入口连接，进料箱的出口和海水腔体连通，海水腔体和淡水腔体的内部空腔之间通过反渗透膜连通，淡水腔体和量筒连接，量筒放置在电子天平的上面，方法包括安装反渗透膜，验证膜夹持器的气密性，利用反渗透膜将海水转换为淡水并流入量筒中，计算管道中液体的常流量Q、表观流速v

【技术实现步骤摘要】
一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置及方法


[0001]本专利技术属于反渗透膜阻力系数的测量领域，尤其是涉及了一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置及方法。

技术介绍

[0002]随着水资源短缺问题的日趋严重，反渗透技术在海水淡化及废水深度处理方面的应用越来越广泛，强劲的市场需求促进了反渗透技术的快速发展。然而，反渗透技术在实际应用过程中仍然面临许多挑战。反渗透技术运行过程中膜材料的易污染问题以及反渗透膜材料渗透性能较低的问题已经成为制约当前反渗透技术发展的瓶颈问题。
[0003]反渗透膜性能的一个重要参数就是其在不同盐度下的阻力系数。以往的海水淡化设备往往需要安装一整套复杂的设备，且成本高，在膜生产试验阶段使用不方便。而且国内的海水淡化设备在集成度、小型化及便捷性方面还需进一步加深。小型反渗透海水淡化设备制造成本低，并且安装操作简单，在膜的试用阶段有大大的价值。现有技术缺少一个小型化、适用范围广的便捷式海水淡化设备，该设备可方便灵活的测试各种膜的阻力系数。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置及方法，解决了反渗透膜阻力系数不易测量的难题。
[0005]一、一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置：
[0006]包括盐水供应系统、反渗透膜过滤系统和淡水收集系统，盐水供应系统和反渗透膜过滤系统的进料端连接，反渗透膜过滤系统的出口端与淡水收集系统连接。
[0007]所述的盐水供应系统包括双缸恒速恒压泵和进料箱；进料箱的内部设有可上下移动的活塞，双缸恒速恒压泵的输出口经管道和进料箱底端的入口连接，从双缸恒速恒压泵的输出口到进料箱底端入口的管道上设置有启动阀；
[0008]所述的反渗透膜过滤系统包括膜夹持器、海水腔体和淡水腔体；海水腔体的底部设有盐水排液阀，海水腔体顶部与大气相连通的管道上设有排气阀，海水腔体顶部设有进料盐度计，海水腔体的中部开设端口作为反渗透膜过滤系统的进料端；淡水腔体底部设有淡水排液阀，淡水腔体内设有出口盐度计，淡水腔体的顶部开设端口作为反渗透膜过滤系统的出口端；海水腔体的内部空腔和淡水腔体的内部空腔之间通过反渗透膜连通，反渗透膜通过膜夹持器固定安装；
[0009]所述的淡水收集系统包括量筒和电子天平，量筒放置在电子天平上面。
[0010]所述盐水供应系统的进料箱出口通过管道与反渗透膜过滤系统的进料端连接，从进料箱出口到反渗透膜过滤系统进料端的管道上依次设置有上游进料阀和上游压力表，反渗透膜过滤系统的出口端通过管道与淡水收集系统的量筒连接，从反渗透膜过滤系统出口端到量筒的管道上依次设置有下游压力表和下游出口阀。
[0011]所述进料箱、海水腔体和淡水腔体采用的材料均为TC4钛合金材料。
[0012]二、一种应用于反渗透膜脱盐阻力系数测量装置的实验方法，包括以下步骤：
[0013]S1：
[0014]S1.1：往进料箱中装满纯水或一定盐度的盐水；
[0015]S1.2：安装反渗透膜、验证膜夹持器的气密性
[0016]将面积为A厚度为L的反渗透膜安装在膜夹持器中，按压膜夹持器的边缘确保自身气密性良好；
[0017]关闭海水腔体底部的盐水排液阀和淡水腔体底部的淡水排液阀，保持海水腔体顶部的排气阀为打开状态，然后往海水腔体中注满海水，然后观察淡水腔体中是否存在渗水现象：
[0018]若淡水腔体中无渗水现象，说明海水腔体和淡水腔体之间安装的膜夹持器气密性良好，进入步骤S2；
[0019]否则打开盐水排液阀和淡水排液阀，待海水腔体和淡水腔体中的液体流尽后，自步骤S1.2开始重新进行反渗透膜的安装和膜夹持器的气密性验证；
[0020]S2：打开双缸恒速恒压泵，海水腔体中的海水经过反渗透膜后转换为淡水流入淡水腔体中，淡水腔体的淡水再流入量筒中，利用双缸恒速恒压泵保持管道中液体的初始流速u恒定，通过上游压力表和下游压力表分别实时监测海水腔体中海水的压力和淡水腔体中淡水的压力，利用出口盐度计实时监测膜夹持器的气密性，通过电子天平实时测量流入量筒中的淡水质量：
[0021]当观察到排气阀中有液体流出时，关闭双缸恒速恒压泵和排气阀；
[0022]S3：
[0023]S3.1：再次打开双缸恒速恒压泵，保持管道中液体的流速w恒定，待上游压力表测得的海水压力达到预设的压力阈值P
a
后，利用双缸恒速恒压泵保持海水的压力恒定，恒定的海水压力值为预设的压力阈值P
a
；
[0024]S3.2：当电子天平的读数随着时间增加而线性增加时，，记录t时间段内量筒中测得的淡水体积V，记录此时下游压力表中的压力读数P
b
，计算得到管道中液体的常流量Q、表观流速v
app
和压力梯度关闭双缸恒速恒压泵后继续进行步骤3.1；
[0025]S3.3：重复多次步骤S3.1和步骤S3.2以获得不同预设压力阈值P
a
下管道中液体的常流量Q、表观流速v
app
和压力梯度
[0026]S4：重复多次步骤3后，计算出反渗透膜的阻力系数。
[0027]所述步骤S3.2中计算得到管道中液体的常流量Q、表观流速v
app
和压力梯度的具体步骤为：
[0028]S3.2.1：计算管道中液体的常流量Q，Q＝V/t，式中，t为时间段，Q为t时间段内量筒中测得的淡水体积V；
[0029]S3.2.2：计算管道中液体的表观流速v
app
，v
app
＝Q/A，式中，Q为管道中液体的常流量，A为反渗透膜的面积；
[0030]S3.2.3：计算管道中液体的压力梯度S3.2.3：计算管道中液体的压力梯度式中，P
a
为预设的压力阈值，P
b
为下游压力表测得淡水的压力读数，L为反渗透膜的厚度。
[0031]所述的步骤S4具体为：
[0032]S4：根据设置的公式对不同预设压力阈值P1下管道中液体的表观流速v
app
和压力梯度进行二次拟合，拟合得到反渗透膜的粘性项阻力系数a和惯性项阻力系数b，作为反渗透膜的阻力系数。
[0033]所述步骤S2和步骤S3中，均通过出口盐度计实时监测膜夹持器气密性，方法具体为：
[0034]利用出口盐度计实时测量淡水腔体中淡水的盐度，观察反渗透膜是否发生破坏现象：
[0035]若出口盐度计未达到预设的盐度阈值，试验持续进行；
[0036]若出口盐度计达到预设的盐度阈值，说明反渗透膜破裂，膜夹持器气密性被破坏，然后打开盐水排液阀和淡水排液阀，待海水腔体和淡水腔体中的液体流尽后，自步骤S1.2开始重新进行试验。
[0037]本专利技术解决了现有实验设备局限于低压的问题，提高了实验的安全性、高效性和灵活性。
[0038]本专利技术的有益效果如下：
[0039]1、压力稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置，其特征在于：包括盐水供应系统(19)、反渗透膜过滤系统(20)和淡水收集系统(21)，盐水供应系统(19)和反渗透膜过滤系统(20)的进料端连接，反渗透膜过滤系统(20)的出口端与淡水收集系统(21)连接。2.根据权利要求1所述的一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置，其特征在于：所述的盐水供应系统(19)包括双缸恒速恒压泵(1)和进料箱(3)；进料箱(3)的内部设有可上下移动的活塞(5)，双缸恒速恒压泵(1)的输出口经管道和进料箱(3)底端的入口连接，从双缸恒速恒压泵(1)的输出口到进料箱(3)底端入口的管道上设置有启动阀(2)；所述的反渗透膜过滤系统(20)包括膜夹持器(10)、海水腔体(11)和淡水腔体(14)；海水腔体(11)的底部设有盐水排液阀(12)，海水腔体(11)顶部与大气相连通的管道上设有排气阀(7)，海水腔体(11)顶部设有进料盐度计(8)，海水腔体(11)的中部开设端口作为反渗透膜过滤系统(20)的进料端；淡水腔体(14)底部设有淡水排液阀(13)，淡水腔体(14)内设有出口盐度计(15)，淡水腔体(14)的顶部开设端口作为反渗透膜过滤系统(20)的出口端；海水腔体(11)的内部空腔和淡水腔体(14)的内部空腔之间通过反渗透膜连通，反渗透膜通过膜夹持器(10)固定安装；所述的淡水收集系统(21)包括量筒(17)和电子天平(18)，量筒(17)放置在电子天平(18)上面。3.根据权利要求2所述的一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置，其特征在于：所述盐水供应系统(19)的进料箱(3)出口通过管道与反渗透膜过滤系统(20)的进料端连接，从进料箱(3)出口到反渗透膜过滤系统(20)进料端的管道上依次设置有上游进料阀(4)和上游压力表(6)，反渗透膜过滤系统(20)的出口端通过管道与淡水收集系统(21)的量筒(17)连接，从反渗透膜过滤系统(20)出口端到量筒(17)的管道上依次设置有下游压力表(9)和下游出口阀(16)。4.根据权利要求2所述的一种反渗透膜脱盐阻力系数测量装置，其特征在于：所述进料箱(3)、海水腔体(11)和淡水腔体(14)采用的材料均为TC4钛合金材料。5.一种应用于权利要求1
‑
4任一所述反渗透膜脱盐阻力系数测量装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：S1.1：往进料箱(3)中装满纯水或一定盐度的盐水；S1.2：安装反渗透膜、验证膜夹持器(10)的气密性将面积为A厚度为L的反渗透膜安装在膜夹持器(10)中，按压膜夹持器(10)的边缘确保自身气密性良好；关闭海水腔体(11)底部的盐水排液阀(12)和淡水腔体(14)底部的淡水排液阀(13)，保持海水腔体(11)顶部的排气阀(7)为打开状态，然后往海水腔体(11)中注满海水，然后观察淡水腔体(14)中是否存在渗水现象：若淡水腔体(14)中无渗水现象，说明海水腔体(11)和淡水腔体(14)之间安装的膜夹持器(10)气密性良好，进入步骤S2；否则打开盐水排液阀(12)和淡水排液阀(13)，待海水腔体(11)和淡水腔体(14)中的液体流尽后，自步骤S1.2开始重新进行反渗透膜的安装和膜夹持器(10)的气密性验证；
S2：打开双缸恒速恒压泵(1)，海水腔体(11)中的海水经过反渗透膜后转换为淡水流入淡水腔体(14)中，淡水腔体(14)的淡水再流入量筒(17)中，利用双缸恒速恒压泵(1)保持管道中液体的初始流速u恒定，通过上游压力表(6)和下游压力表(9)分别实时监测海水腔体(11)中海...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡箫，杨淘，林培锋，朱祖超，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：