一种一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置。
【背景技术】
[0002] 膜过滤分离技术已经广泛地应用于许多工业领域。但是，膜污染成为制约该技术 得到广泛应用的瓶颈问题。因此，作为消除膜污染的首要问题，通过死端膜过滤方式，深入 调查并评价膜污染的特性，也即膜过滤特性，显得尤为重要。
[0003] 目前，市场上还没有一整套用于评价膜过滤特性的商业产品，研究人员或技术开 发人员多是自己购买成品膜过滤器，如超滤杯，然后利用实验室现有的压力装置，如利用装 有液氮的压力罐加压，再结合电子天平实时称量滤液的质量，并通过个人电脑记录这些数 据。这使得膜过滤实验变得相当繁琐，并且占用相当大的实验台空间。在定压膜过滤过程 中，由于各管路与储气装置可能存在的漏气等原因，压力将会不断下降，因此，需要实验员 实时监控压力变化，并手动调节压力至某一固定值。另外，该方式局限性是只能进行定压膜 过滤实验。为实现定速膜过滤实验，需要再增加流量栗来实现恒定的流速，且由于膜污染的 不断加剧，不断增加的压力需要不断地人工记录压力数据，这亦使实验变得复杂，并且占用 实验台空间。
【发明内容】
[0004] 鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷， 本发明提供的一种一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置，既节约实验台空间，又对 膜过滤过程实现自动控制，控制模式可以根据实验员的需要进行选定，包括定压模式、定速 模式、变压变速模式、手动模式。
[0005] 本发明提供了一种一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置，包括由支撑框架 组成的柜体，所述柜体前端面设置有左柜门和右柜门，其中：
[0006] 所述柜体上表面一侧设置有工控机，所述柜体上表面另一侧设置有储液罐、搅拌 器以及过滤器，所述搅拌器设置在所述过滤器底部；
[0007] 所述柜体内中部设置有支撑板，所述柜体内还设置有液氮压力罐，所述液氮压力 罐上端贯穿所述柜体上表面且向外延伸，所述液氮压力罐贯穿所述支撑板设置在所述柜体 内部的一侧，所述液氮压力罐通过压力输出管与设置在其外部一侧的两联件、比例调节阀 相连；
[0008] 所述储液罐上端设置有进气管，所述进气管另一端通过比例调节阀、两联件及压 力输出管与所述液氮压力罐相连通，所述液氮压力罐中的加压氮气经压力输出管传送至两 联件、比例调节阀以及进气管向储液罐加压；
[0009] 所述柜体内支撑板上设置有电子天平，所述电子天平位于所述搅拌器下方，且其 上设置有锥形瓶，所述储液罐通过其上端设置的液体传输管与过滤器相连通，所述过滤器 下部一侧设置有出液管，所述出液管的末端设置在所述电子天平上设置的锥形瓶上方，所 述储液罐中的溶液或悬浊液经过液体传输管输送至过滤器中，经所述过滤器中设置的过滤 膜的分离作用后，滤液经出液管滴入所述电子天平上的锥形瓶中；
[0010] 所述柜体内位于所述支撑板的下方设置有控制柜，所述控制柜内设置有控制器， 所述比例调节阀与所述控制器电连接，所述控制器、两联件以及比例调节阀分别与所述工 控机电连接。
[0011] 可选的，所述左柜门和右柜门分别通过铰链与所述柜体铰接。
[0012] 可选的，所述控制器为PLC。
[0013] 可选的，所述比例调节阀与所述储液罐之间的管路上设置有压力传感器，所述压 力传感器与所述控制器电连接，所述压力传感器设置在所述柜体内且位于所述比例调节阀 一侧。
[0014] 可选的，所述柜体上表面一侧还设置有压力表，所述压力表与所述进气管相连通， 用于检测并显示进气管中的压力。
[0015] 可选的，所述柜体的长宽高分别为60~100cm、40~80cm和60~100cm，所述柜体底 部四角分别设置有一滚轮。
[0016] 可选的，所述柜体的支撑框架为不锈钢板。
[0017] 可选的，所述柜体内壁一侧设置有日光灯。
[0018] 可选的，所述储液罐底部设置有排液管，所述排液管末端的排液口设置在所述柜 体侧壁上。
[0019] 可选的，所述过滤器包括壳体，壳体的上部一侧设置有进液管，壳体下部一侧设置 有出液管，壳体内设置有磁力搅拌子以及设置在其上的搅拌轴，该壳体内上部固定设置有 固定杆，该搅拌轴的上端设置在该固定杆中心，壳体内位于磁力搅拌子下方由上至下依次 设置有过滤膜以及配有导流槽的支撑板，该支撑板设置在壳体内底部，所述出液管与支撑 板上的导流槽相连通。
[0020] 本发明具有以下优点和有益效果:本发明提供一种一体化膜过滤特性评价与自动 控制实验装置，通过将液氮压力罐、压力传感器、比例调节阀、控制柜、PLC、工控主机、压力 表、储液罐、搅拌器、过滤器及电子天平等仪器组装成一体化紧凑型膜过滤自动控制装置； 其具有以下优点：
[0021] (1)所有的实验仪器集成一体化，节省实验操作用地；
[0022] (2)较便捷地实现定压控制与定速控制，并且可根据用户需要，自定义膜过滤操作 方式；
[0023] (3)由于实验操作全程自动化控制，从而提高实验精度；
[0024] (4)膜过滤特性评价简易。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置的立体结 构示意图；
[0026] 图2为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置的原理框 图；
[0027] 图3(a)为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置进行 膜过滤实验过程中定压模式时压力随时间变化的示意图；
[0028] 图3(b)为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置进行 膜过滤实验过程中定压模式时流速随时间变化的示意图；
[0029] 图4(a)为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置进行 膜过滤实验过程中定速模式时流速随时间变化的示意图；
[0030]图4(b)为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置进行 膜过滤实验过程中定速模式时压力随时间变化的示意图；
[0031 ]图5为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置进行膜过 滤实验过程中变压变速模式时流量与压力随时间变化的示意图（过滤样品为超纯水）；
[0032] 图6为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置进行膜过 滤实验过程中变压变速模式时流量与压力随时间变化的示意图（过滤样品为藻酸钠溶液）；
[0033] 图7为本发明实施例提供的一体化膜过滤特性评价与自动控制实验装置进行膜过 滤实验过程中从某时刻开启搅拌情况下定压模式时压力与流速随时间变化的示意图（过滤 样品为藻酸钠溶液)。
[0034] 图8为图1中过滤器的放大结构示意图。
【具体实施方式】
[0001] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施 例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实 施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的 所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0002] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语"中心"、"上"、"下"、"左"、"右"、"竖直"、 "水平"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了 便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"、 "第三"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。