一种反渗透膜元件气密值的检测方法及检测仪器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种反渗透膜元件气密值的检测方法及检测仪器，通过引入反渗透膜元件气密值的概念。将膜元件的气密值定义为，在特定气压值下，膜元件水袋内压力的衰减速度。衰减速度从数学上讲，就是压力的时间函数对时间的微分。通过测量气密值，来预估膜元件的脱盐率和通量，及判断被测膜元件是良品还是不良品。本发明降低了操作者的劳动强度，提高了气密性能的测量精度，而且膜元件的气密性能、产品实际性能、及两者对应关系的历史数据得到了有效积累，还可以定量地预估其实际性能。
【专利说明】
一种反渗透膜元件气密值的检测方法及检测仪器
技术领域
[0001] 本发明属于反渗透膜元件技术领域，具体涉及一种反渗透膜元件气密值的检测方 法及检测仪器。
【背景技术】
[0002] 反渗透膜元件生产厂商，对于自己所生产的反渗透膜元件，并不能做到每一支都 通过水压测试来测得其脱盐率和产水流量等产品性能。
[0003] 更多的情况下是通过对一支反渗透膜元件施加正负气压来判断该膜元件的气密 性能，进而判断出膜元件是良品还是不良品。
[0004]这就需要用到反渗透膜元件气密值测量仪。
[0005] 此前，行业内还不能直接通过测量得到一个稳定的准确值来反映反渗透膜元件的 气密性，只能得到一个和膜元件气密性能有关，但受测量环境中不确定性因素影响很大的 一个值，习惯上称其为"压检值"。
[0006] 普遍的方案如下： 将真空或压缩空气的气源通过电磁阀与压检头连接到反渗透膜元件的集水管上，在电 磁阀与集水管之间的管路上做取样孔，并在该取样孔上安装压力变送器。
[0007]压力变送器可将压力值信号传输给压力数显表，数显表内可以输入合格压检值， 并实时地将输入的值与所测得的压力做比较，然后以开关量的形式输出比较结果。
[0008] 示意图见图1;工作时，通过一个外部开关打开电磁阀给膜元件水袋施压或吸负 压，压力达到设定值后，通过关断电磁阀使膜元件水袋进入保压状态。
[0009] 设定的保压时间到达后，读取刚到达保压时间那一瞬间的压力值，数显表以开关 量形式输出的比较结果。
[0010] 如果是小于设定的合格压检值，报警器点亮报警，代表是不良品。
[0011] 如果是大于设定的合格压检值，报警器点亮不报警，代表是良品。
[0012] 操作者读取报警器点亮的那一瞬间的数显表显示压力值，即前面提到的膜元件的 "压检值"。
[0013] 但在此工作过程中会存在以下问题： 电磁阀得电打开，膜元件被施压达到设定压力值Po后，切断电源，打压电磁阀失电的同 时，保压计时开始。
[0014] 打压电磁阀失电后，在其内在弹簧的作用下，经过关断耗时大约在10-30毫秒之 后，完成电磁阀的关断。
[0015] 在整个关断耗时期间，反渗透膜水袋内正或负压力持续上涨，最终得到的施压最 大值P。
[0016] 电磁阀的关断耗时，由电磁阀的质量及新旧程度决定，是一个不确定因素，且管路 内圬堵会导致电磁阀关闭不严。
[0017] 所以P值是不确定的，导致相同保压时间压降值不同使同一膜元件在不同时间或 不同设备上得到不同的检测值。
[0018] 并且，在到达设定的保压时间后，操作者要读取报警器点亮瞬间，数显表显示的压 力值作为压检值。
[0019] 可是，数显表的示数是一直变化的，不同操作者，不同反映时间读取数值都不同。
[0020] 导致了需要频繁地向数显表里输入合格压检值来进行修正。
[0021 ]同时，如果给膜元件水袋施加正压，会使得水袋膨胀。
[0022] 在膨胀过程中，其表面脱盐层会挤压原水流道布。
[0023] 由于脱盐层自身非常薄，一般只有200纳米厚，所以在其挤压浓水流道布的过程中 极易造成压痕损伤，进而影响产品性能。
[0024]如果给膜元件施加负压，膜元件中残留碎肩和未固化胶粘剂会进入设备管路和真 空机中加速设备圬堵老化，造成运行偏差加大。
[0025] 另外，测定的压检值只是和膜元件气密性能有关，而不是完全由膜元件气密性能 决定。
[0026] 这导致了压检值只能用来定性地判断被检测膜元件是良品还是不良品，而不能用 于定量地预估被检测膜元件的性能。
【发明内容】
[0027] 为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种全新的反渗透膜元件气密值的检 测方法及实现该检测方法的检测仪器，其能够提高膜元件气密性能的测量精度。
[0028] 本发明所基于的原理为:通过实践及观察发现，测量环境中的不确定性因素无法 去除。
[0029] 鉴于此，我们另辟蹊径，不再测量膜元件的压检值，转而提出了反渗透膜元件气密 值的概念。
[0030] 将膜元件的气密值定义为，在特定气压值下，膜元件水袋内压力的衰减速度。
[0031 ]衰减速度从数学上讲，就是压力的时间函数对时间的微分。
[0032] 其数学表达式如下：
通过测量气密值，来预估膜元件的脱盐率和通量，及判断被测膜元件是良品还是不良 品。
[0033] 出于计算和显示的方便，可以不考虑压力值前面的负号，将其当作正值来计算和 显不O
[0034] 考虑到给膜元件水袋打正压容易造成原水流道布硌伤脱盐层，我们用真空设备施 加负压。
[0035] 首先给出反渗透膜元件气密值的检测方法，其包括以下步骤： (1 )、选择某型号气密性合格的反渗透膜元件，将真空设备通过阀门连接到膜元件的集 水管建立真空系统，进行反复打负压试验，从而得到某一打压停止值P1下膜元件水袋内压 力对时间的函数曲线，并根据曲线走向将上述曲线分为持续爬升阶段、急剧衰减阶段以及 正常衰减区域三个阶段； (2) 、在正常衰减区域选择某一压力值作为反渗透膜元件气密值的检测压力值po,并且 进一步确定该压力值下的膜元件水袋内压力的标准气密值ao;所述气密值定义为:在特定 气压值下，膜元件水袋内压力的衰减速度，其数学表达式为：餐會
(3) 、将真空设备通过阀门连接待检测膜元件膜元件的集水管建立真空系统，然后进行 抽真空操作至压力达到打压停止值P1; (4) 、关闭真空设备的阀门进入保压状态； (5) 、当真空系统的真空度降低至检测压力值Po时，测得该压力值Po下膜元件水袋内压 力的实际气密值ai;并将实际气密值ai与标准气密值a〇相比较，若实际气密值ai大于标准 气密值，则该膜原件气密性不合格，反之则合格。
[0036]上述方案可进一步优选为： 所述步骤(2)中反渗透膜元件气密值的检测压力Po选择位于刚进入正常衰减区域的压 力值或者位于正常衰减区域前段区域的压力值;这样就可以减少打压停止值衰减到特定压 力值Po的耗时，提高测试效率。
[0037]实践证明，不同型号的膜元件均有以下特点：所述打压停止值绝对值通常大 于检测压力值Po的绝对值。
[0038]但是如果预先设定好检测压力值po,打压停止值只要高于某个压力值均可以实现 压力衰减至检测压力值Po时已经进入正常衰减区域，但是打压停止值不宜设定过高，因为 如果将打压停止值设置的过高，会延长从打压停止值衰减到特定压力值Po的耗时，进而影 响测试效率。
[0039]比如我们做以下优选:所述反渗透膜元件型号为膜元件1812-50,其检测压力值PO 设定为_70Kpa，打压停止值设定为-73Kpa。
[0040] 其次，提供一种实现上述检测方法的检测仪器，其技术方案如下:包括通过管线依 次连接的压检检测头、过滤器、流量计、电动流量调节阀以及真空栗，所述电动流量调节阀 与压检检测头之间的管线上设有压力变送器，所述压力变送器、电动流量调节阀以及流量 计分别通过控制线路与可编程控制器连接。
[0041] 优选的，所述过滤器为盘式中效过滤器。
[0042] 优选的，所述流量计为气体涡街流量计。
[0043] 本发明可以避免正压时原水流道布对脱盐层的压痕损伤，也避免普通负压时膜元 件中残留碎肩和未固化胶粘剂进入设备管路和真空机，降低了操作者的劳动强度，提高了 气密性能的测量精度，而且膜元件的气密性能、产品实际性能、及两者对应关系的历史数据 得到了有效积累，还可以定量地预估其实际性能。
【附图说明】
[0044] 图1为现有压检值的检测原理不意图； 图2为膜元件水袋内压力对时间的函数曲线(压力取绝对值）； 图3为本发明中气密性检测仪器的连接示意图。
【具体实施方式】
[0045] 以下结合具体的实施例对本发明做进一步的说明，但不作为对本发明的限定。
[0046] 实施例1 一种反渗透膜元件气密值的检测方法，其包括以下步骤： (1 )、选择某型号气密性合格的反渗透膜元件，将真空设备通过阀门连接到膜元件的集 水管建立真空系统，进行反复打负压试验，从而得到某一打压停止值P1下膜元件水袋内压 力对时间的函数曲线，并根据曲线走向将上述曲线分为持续爬升阶段、急剧衰减阶段以及 正常衰减区域三个阶段；曲线形式参见图2;图中持续爬升阶段压力持续升高，是由于阀门 的关断耗时期间，反渗透膜水袋内负压力还会持续上涨，最终得到的施压最大值;急剧衰减 阶段压力快速下降，是由于阀门关闭后，反渗透膜水袋内的空间各个点压力不平衡导致的， 其需要短时间快速达到平衡，即各个点压力达到一致;正常衰减区域即前面两个不稳定因 素去除后，压力的衰减完全是由膜元件本身的气密性的决定。
[0047] (2)、在正常衰减区域选择某一压力值作为反渗透膜元件气密值的检测压力值po， 并且进一步确定该压力值下的膜元件水袋内压力的标准气密值ao;所述气密值定义为:在 特定气压值下，膜元件水袋内压力的衰减速度，其数学表达式为：
(3) 、将真空设备通过阀门连接待检测膜元件膜元件的集水管建立真空系统，然后进行 抽真空操作至压力达到打压停止值P1; (4) 、关闭真空设备的阀门进入保压状态； (5) 、当真空系统的真空度降低至检测压力值Po时，测得该压力值Po下膜元件水袋内压 力的实际气密值ax;并将实际气密值&1与标准气密值ao相比较，若实际气密值 &1大于标准 气密值ao，则该膜原件气密性不合格，反之则合格。
[0048] 实施例2 参见图3,一种反渗透膜元件气密值的检测仪器，包括通过管线依次连接的压检检测 头、盘式中效过滤器、气体涡街流量计、电动流量调节阀以及真空栗，电动流量调节阀与压 检检测头之间的管线上设有压力变送器(具体是安装在气体涡街流量计与压检检测头之 间），压力变送器、电动流量调节阀以及流量计分别通过控制线路与可编程控制器连接。 [0049]盘式中效过滤器的作用是滤除膜元件水袋内的细小碎肩和胶粘剂残余。
[0050] 膜元件水袋内部的产水流道布，其表面不可避免地附着一些细小碎肩。
[0051] 这些碎肩在打负压过程中会被吸到管路里。
[0052] 气体涡街流量计的作用是，通过在线检测对特定膜元件打负压是气体的流速，来 间接测量真空栗抽真空能力的衰减程度，以及管路的堵塞程度。
[0053] 电动流量调节阀的作用是，依据气体涡街流量计所测得的流速，通过调整打压期 间阀门开度的大小，来抵消真空栗抽真空能力的衰减及管路的堵塞;可以控制真空栗抽真 空的速度一致，保持关短电磁阀后，关断耗时期间，反渗透膜水袋内负压力持续上涨，最终 得到的施压最大值基本一致。
[0054] 其工作步骤如下:先打开电动流量调节阀，施压达到设定的打压停止值，然后关闭 电动流量调节阀进入保压状态。
[0055]进入保压状态后，测得特定压力值Po下的膜元件水袋内压力的衰减速度a，然后将 其锁定显示在数显表上，以方便操作者读取。
[0056]通过调整打压停止值，来确保膜元件水袋内压力衰减到特定压力值Po的时候，已 经完全度过了电磁阀关断耗时和压力平衡耗时这两段不确定性因素。
[0057]以此保证在特定压力值Po下，测得的衰减速度（即气密值）只受膜元件自身的气密 性能影响。
[0058] 这样测得的气密性能不仅准确，而且测量速度快，因为一旦确认进入了正常衰减 区域，可以立即求出其微分。
[0059]不需要再从正常衰减区域里持续一段时间，才能求出结果。
[0060]只要打压停止值足够大，那么经历完电磁阀关断耗时而得到的打压最大值就足够 大，那么刚经历完压力平衡耗时的膜内压力就足够大，那么这个压力就可以保证大于特定 压力值Po。
[0061] 进而得出在特定压力值Po下，测得的衰减速度只受膜元件自身的气密性能影响。
[0062] 如果将打压停止值设置的过大，会延长从打压停止值衰减到特定压力值Po的耗 时，进而影响测试效率。
[0063] 所以，其取值也不宜过大。
[0064] 实施例3 结合实施例1的检测方法和实施例2的检测仪器，下面以膜元件1812-50为例，来测定膜 元件气密性。
[0065]首先通过实施例1检测方法，确定膜元件1812-50的检测压力值PO为-70Kpa，打压 停止值为-73Kpa。
[0066]其次通过实施例2检测仪器，对多支待检测的膜元件进行气密性检测，并分别与正 压压检值测量法以及负压压检值测量法（即图1所示的检测原理)进行指标对比，具体数据
通过表中对比可见，本发明的检测效率和准确率相比现有技术均由明显提高。
【主权项】
1. 一种反渗透膜元件气密值的检测方法，其特征在于，包括W下步骤： (1) 、选择某型号气密性合格的反渗透膜元件，将真空设备通过阀口连接到膜元件的集 水管建立真空系统，进行反复打负压试验，从而得到某一打压停止值Pi下膜元件水袋内压 力对时间的函数曲线，并根据曲线走向将上述曲线分为持续爬升阶段、急剧衰减阶段W及 正常衰减区域Ξ个阶段； (2) 、在正常衰减区域选择某一压力值作为反渗透膜元件气密值的检测压力值P0,并且 进一步确定该压力值下的膜元件水袋内压力的标准气密值ao;所述气密值定义为:在特定 (章'.. 气压值下，膜元件水袋内压力的衰减速度，其数学表达式为::?壤#综;^ ; 琼t (3) 、将真空设备通过阀口连接待检测膜元件膜元件的集水管建立真空系统，然后进行 抽真空操作至压力达到打压停止值Pi; (4) 、关闭真空设备的阀口进入保压状态； 巧）、当真空系统的真空度降低至检测压力值P0时，测得该压力值Po下膜元件水袋内压 力的实际气密值ai;并将实际气密值ai与标准气密值a日相比较，若实际气密值ai大于标准 气密值ao，则该膜原件气密性不合格，反之则合格。2. 根据权利要求1所述的反渗透膜元件气密值的检测方法，其特征在于，所述步骤(2) 中反渗透膜元件气密值的检测压力P0选择位于刚进入正常衰减区域的压力值或者位于正 常衰减区域前段区域的压力值。3. 根据权利要求1所述的反渗透膜元件气密值的检测方法，其特征在于，所述打压停止 值Pi的绝对值大于检测压力值P0的绝对值。4. 根据权利要求1-3任一所述的反渗透膜元件气密值的检测方法，其特征在于，所述反 渗透膜元件型号为膜元件1812-50,其检测压力值P0设定为为-70Kpa，打压停止值设定为- 73Kpa。5. 用于实现权利要求1-4任一所述反渗透膜元件气密值的检测方法的检测仪器，其特 征在于:包括通过管线依次连接的压检检测头、过滤器、流量计、电动流量调节阀W及真空 累，所述电动流量调节阀与压检检测头之间的管线上设有压力变送器，所述压力变送器、电 动流量调节阀W及流量计分别通过控制线路与可编程控制器连接。6. 根据权利要求5所述的检测仪器，其特征在于:所述过滤器为盘式中效过滤器。7. 根据权利要求5或6所述的检测仪器，其特征在于:所述流量计为气体满街流量计。
【文档编号】G01M3/26GK105841894SQ201610172443
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】李振宁, 张辉, 许义鹏, 王肃星, 李泽东
【申请人】山东九章膜技术有限公司