一种膜性能测试装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种连续式平板超滤膜和反渗透膜性能的测试装置及其使用方法。该装置包括供水单元、排水单元和多个并联的渗透池，其中，渗透池包括基座、壳体、进水口、出水口、排气口、插底管、搅拌器和恒温水浴夹套。透过待测分离膜的产水，由出水口排出渗透池。该测试装置能在较高温度下进行恒温、稳定操作，可实现膜分离性能测试、膜通量衰减测试、膜面关键污染物的提取、膜在线清洗和清洗后膜性能恢复测试等功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种膜性能测试装置，更具体地说，涉及一种平板超滤膜或反渗透膜 性能的测试装置，以及在高温条件下评价膜分离性能、测试膜通量衰减、进行在线膜污染清 洗的方法。
技术介绍
近年来，随着膜分离技术的快速发展和广泛应用，膜分离技术已成为解决当前能 源、资源和环境问题，实现可持续发展的主要技术之一。美国、日本等发达国家已将膜技术 列为21世纪优先发展的高新技术。在我国，随着膜技术的引进和研究工作的深入，膜技术 已在化工废水处理，海水、苦咸水淡化，环境污染治理等领域得到广泛应用。分离膜是膜技术的核心，由于膜材料本身的局限性，现有超滤膜和反渗透膜存在 着一些缺点和不足。在膜分离的实际应用中，选择具有耐热、高通量、抗污染、物理化学稳定 的超滤膜和反渗透膜，并在此基础上寻找最佳运行工艺，成为目前膜技术研究的重点。目前工业应用分离膜的耐温性能普遍较低，95%以上的膜产品要求进水温度 <45°C，否则在运行过程中很容易造成膜的破坏或性能丧失。因此，对高温废水(100°C以 下的低品位废水)的处理回用，一般先将待处理的高温体系降温，然后再进行膜法处理。这 种方法不仅造成了待处理体系的低品位热能损失，而且增加了处理装置的投资和运行费 用。直接对高温体系进行膜分离处理回用，是发展膜技术、提高膜技术实用性的发展 方向。选择耐高温分离膜直接用于100°c以下的低品位高温废水的处理和回用具有如下 重要作用⑴高温操作，可以提高膜通量，有利于提高产水率、降低膜污染；⑵节省处理 回用系统的投资，降低能耗，并且有利于热能的回收；(3)进一步拓宽膜分离技术的应用领 域。目前研究和应用的膜材料可分为有机高分子材料和无机材料两大类。可用于高温 介质分离的有机高分子膜材料，主要包括聚偏氟乙烯、聚酰胺类、聚砜类以及含芳杂环结构 类聚醚砜等。为了对高温体系直接进行膜处理，不仅要开发耐高温分离膜，同时也需要对高温 条件下的分离膜进行稳定性测试、长期运行性能测试以及膜污染评价等。现有的膜性能测 试系统存在的主要缺陷如下(1)对平板膜性能测试主要是在室温条件下进行的，即使加热条件下的测试，也多 采用加热带对渗透池体进行电加热的方法，该方法虽然能进行高温条件下的膜性能测试， 但由于传热结构和温度控制手段的限制，该测试方法对物料温度的调控能力不强，在实测 过程中物料温度波动比较严重，对测试结果影响较大。(2)平板膜测试系统多为死端过滤，不能实现浓水的排放和回流。而在实际应用中 膜处理过程很少采用死端运行，这导致了实验室膜性能的测试结果与实际应用中的膜性能 差别较大，实验室的测试数据不能很好地为中试装置、工业化装置的设计提供实用的基础数据和试验数据。(3)现有平板膜测试装置主要是对膜进行基本的性能测试，测试装置一般不能进 行长期运行，不能实现待处理体系中膜面关键污染物的提取。(4)现有平板膜测试装置没有考虑被污染膜片的在线清洗。目前，平板膜清洗以及 清洗效果的考察方法，一般是将被污染的膜片从测试装置上拆下来清洗后再进行安装、测 试，这样不仅增加了劳动强度、降低了工作效率、并与实际的工业应用过程脱节，影响测试 数据的有效性和实用性。
技术实现思路
为了解决现有膜性能测试装置存在的问题，本专利技术提供一种连续式平板膜性能测 试装置及其使用方法。该膜性能测试装置，能够在较高温度下进行恒温操作，并且模拟膜在 实际运行中的操作条件，实现膜分离性能测试、膜通量衰减测试、膜面关键污染物的提取以 及污染膜的在线清洗等功能。本专利技术之一的一种膜性能测试装置是这样实现的一种膜性能测试装置，包括渗透池4、供水单元、排水单元和测量仪表；所述渗透池4，包括基座cl2、壳体Cl、进水口 c4、出水口 clO、排气口 c8、插底管 c3、搅拌器c9和水浴夹套c2;所述壳体cl是上端封闭、下端开口的筒状体，所述进水口 c4和所述排气口 c8设 置在所述壳体cl的上端；所述基座cl2的上端设有导水槽c6，所述出水口 clO设置在所述 基座cl2的底部并与所述导水槽c6联通；在进行膜性能测试时，所述壳体cl密闭固定在所 述基座cl2之上；被测试的超滤或反渗透平板膜放置在所述壳体cl和所述基座cl2之间，所述平板 膜的下方是位于导水槽c6之上起支撑作用的多孔板cll，所述平板膜的上方是起固定作用 的密封环c7 ；被测试的料液由所述进水口 c4进入所述渗透池4，所述平板膜的产水，经过所 述多孔板cll和所述导水槽c6，由所述出水口 clO排出所述渗透池4 ；所述水浴夹套c2位于所述壳体cl的外部，并与恒温水浴连接；所述搅拌器c9位 于所述壳体cl的内部；所述插底管c3由所述壳体cl的上端伸入到所述壳体cl的底部；所述供水单元，包括料液罐1、供压装置3和连接所述料液罐1与所述渗透池4之 进水口 c4的管路，所述供压装置3为所述料液罐1提供压力；所述排水单元，包括与所述渗透池4之插底管c3连接的浓水排出管路，和与所述 渗透池4之出水口 clO相连的产水排出管路；所述测量仪表，包括测量所述渗透池4内温度和压力的仪表，和测量所述渗透池4 之进水口 c4、出水口 clO和插底管c3液体流量的仪表，和测量所述渗透池4之插底管c3气 体流量的仪表。具体实施时，在所述插底管c3的底部连接有螺旋盘管c5，所述螺旋盘管c5的所在 平面与所述平板膜的所在平面平行，在所述螺旋盘管c5上有多个朝向所述平板膜的开孔； 所述搅拌器c9为电动或磁力搅拌装置；所述测试装置，包括多个并联的渗透池4，并且每个 渗透池4可以单独使用。本专利技术之二的一种膜性能测试装置的使用方法是这样实现的一种膜性能测试装置的使用方法，使用本专利技术的膜性能测试装置，首先将被测试 的超滤或反渗透平板膜放置在所述多孔板cll上，然后在所述平板膜上放置密封环c7，然 后将所述壳体cl与所述基座cl2紧密连接，所述平板膜被固定在所述渗透池4中，然后对 所述平板膜进行膜性能测试和在线膜污染清洗测试；(1)所述平板膜的膜性能测试依次包括加料、恒温和测试的步骤，在所述加料步骤中，关闭渗透池4的所述插底管c3，打开所述进水口 c4和所述排 气口 c8，在所述供压装置3的驱动下，被测试的料液由所述料液罐1经所述进水口 c4进入 所述渗透池4，当所述料液充满所述渗透池4后，关闭所述供压装置3和所述排气口 c8 ；在所述恒温步骤中，启动所述搅拌器c9，对所述料液进行搅拌；启动所述恒温水 浴，所述恒温水浴产生的加热水流经所述水浴夹套c2加热所述料液，使所述料液达到设定 温度；在所述测试步骤中，打开所述供压装置3，调节所述渗透池4内的压力达到设定压 力，然后打开所述出水口 ClO和所述插底管c3，所述平板膜的产水，经过所述多孔板cll和 所述导水槽c6，由所述出水口 ClO排出所述渗透池4，所述平板膜截留的浓水由所述插底管 c3排出所述渗透池4，所述外排浓水的流量由所述浓水排出管路上的流量阀门控制；在测试过程中，记录所述料液进水、所述产水和所述外排浓水的流量以及所述渗 透池4内的温度和压力，在控温条件下进行所述平板膜的分离性能测试和膜通量衰减测 试；(2)所述的在线膜污染清洗测试过程包括以下步骤在达到清洗条件时，首先关闭所述插底管c3，打开所述进水口 c4和所述排气口 c8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜性能测试装置，包括：渗透池［４］、供水单元、排水单元和测量仪表；其特征在于：所述渗透池［４］，包括：基座［ｃ１２］、壳体［ｃ１］、进水口［ｃ４］、出水口［ｃ１０］、排气口［ｃ８］、插底管［ｃ３］、搅拌器［ｃ９］和水浴夹套［ｃ２］；所述壳体［ｃ１］是上端封闭、下端开口的筒状体，所述进水口［ｃ４］和所述排气口［ｃ８］设置在所述壳体［ｃ１］的上端；所述基座［ｃ１２］的上端设有导水槽［ｃ６］，所述出水口［ｃ１０］设置在所述基座［ｃ１２］的底部并与所述导水槽［ｃ６］联通；在进行膜性能测试时，所述壳体［ｃ１］密闭固定在所述基座［ｃ１２］之上；被测试的超滤或反渗透平板膜放置在所述壳体［ｃ１］和所述基座［ｃ１２］之间，所述平板膜的下方是位于导水槽［ｃ６］之上起支撑作用的多孔板［ｃ１１］，所述平板膜的上方是起固定作用的密封环［ｃ７］；被测试的料液由所述进水口［ｃ４］进入所述渗透池［４］，所述平板膜的产水，经过所述多孔板［ｃ１１］和所述导水槽［ｃ６］，由所述出水口［ｃ１０］排出所述渗透池［４］；所述水浴夹套［ｃ２］位于所述壳体［ｃ１］的外部，并与恒温水浴连接；所述搅拌器［ｃ９］位于所述壳体［ｃ１］的内部；所述插底管［ｃ３］由所述壳体［ｃ１］的上端伸入到所述壳体［ｃ１］的底部；所述供水单元，包括料液罐［１］、供压装置［３］和连接所述料液罐［１］与所述渗透池［４］之进水口［ｃ４］的管路，所述供压装置［３］为所述料液罐［１］提供压力；所述排水单元，包括与所述渗透池［４］之插底管［ｃ３］连接的浓水排出管路，和与所述渗透池［４］之出水口［ｃ１０］相连的产水排出管路；所述测量仪表，包括测量所述渗透池［４］内温度和压力的仪表，和测量所述渗透池［４］之进水口［ｃ４］、出水口［ｃ１０］和插底管［ｃ３］液体流量的仪表，和测量所述渗透池［４］之插底管［ｃ３］气体流量的仪表。...

【技术特征摘要】
1.一种膜性能测试装置，包括渗透池W]、供水单元、排水单元和测量仪表；其特征在于所述渗透池W]，包括基座[cl2]、壳体[cl]、进水口 [c4]、出水口 [clO]、排气口 [c8]、插底管[c3]、搅拌器[c9]和水浴夹套[c2]；所述壳体[cl]是上端封闭、下端开口的筒状体，所述进水口 [c4]和所述排气口 [c8] 设置在所述壳体[cl]的上端；所述基座[cl2]的上端设有导水槽[c6]，所述出水口 [clO] 设置在所述基座[cl2]的底部并与所述导水槽[c6]联通；在进行膜性能测试时，所述壳体 [cl]密闭固定在所述基座[cl2]之上；被测试的超滤或反渗透平板膜放置在所述壳体[cl]和所述基座[cl2]之间，所述平 板膜的下方是位于导水槽[c6]之上起支撑作用的多孔板[cll]，所述平板膜的上方是起固 定作用的密封环[c7]；被测试的料液由所述进水口 [c4]进入所述渗透池W]，所述平板膜 的产水，经过所述多孔板[cll]和所述导水槽[c6]，由所述出水口 [clO]排出所述渗透池 [4]；所述水浴夹套[c2]位于所述壳体[cl]的外部，并与恒温水浴连接；所述搅拌器[c9] 位于所述壳体[cl]的内部；所述插底管[c3]由所述壳体[cl]的上端伸入到所述壳体[cl] 的底部；所述供水单元，包括料液罐[1]、供压装置[3]和连接所述料液罐[1]与所述渗透池 [4]之进水口 [c4]的管路，所述供压装置[3]为所述料液罐[1]提供压力；所述排水单元，包括与所述渗透池[4]之插底管[c3]连接的浓水排出管路，和与所述 渗透池[4]之出水口 [clO]相连的产水排出管路；所述测量仪表，包括测量所述渗透池W]内温度和压力的仪表，和测量所述渗透池[4] 之进水口 [c4]、出水口 [clO]和插底管[c3]液体流量的仪表，和测量所述渗透池[4]之插 底管[c3]气体流量的仪表。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于在所述插底管[c3]的底部连接有螺旋盘管[c5]，所述螺旋盘管[c5]的所在平面与所 述平板膜的所在平面平行，在所述螺旋盘管[c5]上有多个朝向所述平板膜的开孔。3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于所述搅拌器[c9]为电动或磁力搅拌装置。4.根据权利要求1、2或3所述的测试装置，其特征在于所述测试装置，包括多个并联的渗透池W]，并且每个渗透池[4]可以单独使用。5.一种膜性能测试装置的使用方法，使用权利要求1 4之一所述的膜性能测试装置， 首先将被测试的超滤或反渗透平板膜放置在所述多孔板[cll]上，然后在所述平板膜上放 置密封环[c7]，然后将所述壳体[cl]与所述基座[cl2]紧密连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永强，刘正，王娟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]