专利名称：用于在线分析仪的超滤系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种系统，用于对在线分析仪中含有悬浮固体的试样进行 预处理，以便对其进行分析，尤其涉及一种用于在线分析仪的超滤系统， 其利用单元式中空纤维薄膜过滤器吸入系统，过滤悬浮固体以对含有大量 悬浮固体的试样进行稳定、量化的分析。
背景技术：
通常，在线分析仪用于分析诸如家用水、住宅用水等各种水的成分， 并测定其是否满足适用要求。例如，在线分析仪可以用于对家用水进行分
析，测定该家用水是否能被用作饮用水或者住宅用水；或者对工业废水、 牲畜棚的排水等此类水进行分析，测定其是否符合废水排放标准，以免对 环境造成污染。
但是，当利用在线分析仪测量包含大量悬浮固体的住宅用水或者废水 时，如果不进行过滤等预处理程序，在线分析仪的管道就可能被这些固体 物质所堵塞；或者在线分析仪的管道中设置的阀体也可能会因为固体物质 的阻碍而无法正常工作，这些都将严重阻碍测量的进行。此外，由于在电 机上易形成了一层薄膜，使得很难对水进行准确的分析，由此导致分析结 果的可靠性较差。
为了解决上述问题，韩国专利(公开号为2006-0029126 )公开了一种悬浮固体预处理装置，这种预处理装置上设置有用于消除包含在待分析样 品中的悬浮固体的淹没式反应器。该专利通过简化装置的结构和分隔过滤 器，可以使过滤器交替运动时间延长。
然而，如果对包含大量悬浮固体的未净化水进行长时间的过滤而又不 采用交替过滤的方法，就不可能将过滤器上附着的固体分离出去，而过滤 器的交替会造成时间的浪费和维修费用的增加。
另一个韩国专利(公开号为2006-0013824 )公开了一个用在测量污染 物的器具中的预处理装置。该装置包含一个用于研磨悬浮固体的研磨器， 该研磨器由马达带动，所述马达设置在一个操作单元里，所述操作单元里 还安装有过滤器。
但是，这一装置或许可以稍稍延长过滤器的交替时间，但它没有提供 任何移除附着到过滤器上的固体的方法，因此，交替过滤器所需时间的浪 费以及维修费用的问题仍然没有解决。
发明内容
技术问题
本发明的目的之一在于提供一种用于在线分析仪的超滤系统，其能通 过过滤含有悬浮固体的试样、分析过滤后的试样，使分析仪获得准确的分 析结果。
本发明的目的之二在于提供一种用于在线分析仪的超滤系统，其能将 过滤后的水反向高压冲入中空的纤维以有效的将附着在过滤器上的悬浮固 体移除，从而能有效的清洗过滤器；或者能防止固体或者悬浮物沉积在外壳的底部或者附着在中空纤维过滤器的表面，也就是，通过将空气吹入外 壳内中空纤维过滤器的下部来清理过滤器。
技术方案
为实现上述目的，本发明提供一种用于在线分析仪的超滤系统，用来
净化和分析含有悬浮物的待测样本，所述超滤系统包括
中空纤维单元，所述中空纤维单元包括一设置在外壳内部的中空纤维
过滤器，所述中空纤维过滤器分别连接上箱体和下箱体；
第一管道，其一端连接于淹没在未净化水试样中的第一泵，另一端连
接在所述外壳的下部，它还包括第一阀门； 第二管道，连接于所述外壳的上部； 第三管道，连接在所述外壳的上部，它还包括第三阀门； 一管道，其一端连接于所述外壳的下部，另一端与第二管道相连，它
还包括第二阀体；
第四管道，其分开来与第五管道和第九管道相连；第五管道，其一端 与下箱体或上箱体相连，另一端连接第四三通阀；第九管道，连"^妄第五三 通阀；
第六管道，其一端连接第四三通阀，另一端连接第五三通阀，它还包
括第二泵和流量计；
第七管道，其一端连接第五三通阀，另一端连接试样收集箱； 第八管道，其一端连接第四三通阀和试样收集箱的底部，另一端连接
分析仪，它还包括第三泵；第十管道，连接于试样收集箱，用来溢流试样。
进一步的，本发明用于在线分析仪的超滤系统包括 圆柱形的外壳，其包括中空纤维单元； 上箱体/下箱体，分别形成于所述外壳内的上部/下部； 中空纤维过滤器，其由若干根穿过上/下箱体的管道构成，在其表面设 有若干个过滤孔。
由于上述特征，所述第一管道能够使未净化的水试样流入，通过所述 中空纤维单元过滤试样中的固体从而得到净化的样本，然后通过分析仪对 过滤后的样本进行测量；还可以启动第二阀体，将储存在试样收集箱中的 滤过水反向高压沖刷在过滤网上，以对其进行清洗。
本发明所述的超滤系统的特点还在于其中空纤维单元还包括 扩散管，其由穿过上/下箱体中心的管道构成，其下部设有至少一个通 气孔；
供应管，其一端与所述扩散管底部连接，另一端连接气压泵。 由于上述特征，本发明超滤系统能通过气压泵的作用将气体高压吹入 扩散管中，对中空纤维过滤器进行清理。
有益效果
本发明超滤系统能广泛应用于环境、食品、化学、微生物等领域，所 述超滤系统连续不断地将固体从包含大量固体的液态试样中分离出来并对 试样进行优化，以便在在线分析仪中对该试样进行分析；它将过滤后的水 作为试样，能够获得对试样的可靠的分析结果。本发明所示的超滤系统能通过其过滤器过滤悬浮固体，还能够连续地 将过滤后的水反向高压冲入中空过滤器以对中空纤维过滤器进行清洗，从 而用于在线分析仪分析的试样数量保持不变。当过滤器经过长时间的使用 时，所述超滤系统能将风吹入外壳内的中空过滤单元的下部，从而防止固 体和悬浮物在外壳底部沉积或者附着在所述中空纤维过滤器的表面。
本发明所示的超滤系统还能通过感应实时状态下滤过水的流量，对运 作过程中出现的诸如过滤效率降低等变化快速做出反应，同时还能最小化 不必要的人力浪费，例如增长所述在线分析仪的寿命，维护、检查和校正 分析仪等。
下面将结合附图，对本发明的优选实施例的上述以及其他的特点、方
面和优点作更全面的描述。附图中
图1为本发明超滤系统的整体结构和运转过程的系统图2为本发明超滤系统的整体结构和反向运转过程的系统图3为本发明超滤系统的整体结构和鼓风过程的系统图4为显示本发明超滤系统中的中空纤维过滤器的内部结构的剖视图5为显示本发明超滤系统中的中空纤维过滤器的过滤过程的剖视图6为显示本发明超滤系统通过反向运转对中空纤维过滤器进行清洗
才喿作的剖^L图7为显示本发明超滤系统通过鼓风方式对中空纤维过滤器进行清理 操作的剖视图。本发明的最佳实施方式 下面，将结合附图详细描述本发明的优选实施例。在描述之前，需要
明确的是说明书和权利要求书所作的描述不能被解释为限制在通常的、 字面的意思，而应该在允许发明者为最好的解释发明对相关措辞作合适的
因此，这里所做的描述仅仅是为了说明本发明的需要所列举的较佳的实施 例，不能用来限制本发明的范围；其他与本发明相等同的发明，以及对本 发明的修改均在本发明的保护范围之内。
本发明涉及一种系统，用于对在线分析仪中含有悬浮固体的试样进行 预处理，以便对其进行分析；尤其涉及一种用于在线分析仪的超滤系统， 它利用单元式中空纤维薄膜过滤器吸入系统，过滤悬浮固体以对在线分析 仪中的包含大量悬浮固体的试样进行稳定、量化分析。
为易于更详细的理解本发明的优选实施例，将结合附图1对本发明的 系统的结构、悬浮固体和中空纤维过滤器进行解释。
如图1和图4所示，本发明的系统用于净化和分析包含悬浮固体的试 样，所述系统包括中空纤维过滤器75,所述中空纤维过滤器75位于外壳 71的内部，所述中空纤维过滤器的上部或下部包括一个中空纤维抢70，所 述中空纤维舱70与上箱体72和下箱体73相连。
外壳71在中空纤维舱70的部分呈圓柱形，上箱体72、下箱体73分别 形成于外壳71内的上部/下部，所述中空纤维过滤器75由若干根穿过所述 上箱体72或下箱体73的管道构成。
当然，为了过滤操作的需要，在所述中空纤维过滤器75的表面上形成若干个过滤孔74,用于分析的试样(P)从过滤孔74中滤过，从而使得分 析仪50最优化于测量试样的成分。
第一管道21是未净化的水试样1进入外壳71内部的通道，所述第一 管道21的一端连接淹没在未净化的水试样1中的第一泵11,另一端连接于 所述外壳n的下部，所述第一管道21还包括用于控制流入的未净化的水 试样的开关的第一阀门31。
第二管道83连接于所述外壳71的上部，用来溢流外壳71内的未净化 的水试样1。
第三管道"连接于外壳71的上部，它还包括设置于其中的第三阀门 32。管道103—端与外壳71的下部相连，另一端与第二管道83相连，所 述管道103还包括设置于其中的第二阀门85。所述第三管道22和所述管道 103主要用于参与清洗外壳71的内部。
也就是说，第二阀门85和第三阀门32通常是关闭的，如果中空纤维 单元70内部需要或者有必要清洗，就打开第三阀门32，则冲洗用水比如流 水就沖进外壳71。
此时，连接在外壳71下部的管道103的第二阀门85,以及中空纤维单 元70的具有溢流功能的第二管道83同时打开时，沖入外壳71内的冲洗用 水、包含分析用试样的未净化的水试样1或者悬浮固体等就从管道103快 速流出，从而使外壳71内部不再有残留。
第四管道23分开的连接第五管道104和第九管道105;第五管道104 一端连接下箱体73，另一端连接第四三通阀33;第九管道105连接第五三 通阀34。这里，第四管道23是将分析用试样传输到试样收集箱40内或者反向传输试样的通道，所述第四管道23伸进外壳71内。
第六管道25—端连"l妄第四三通阀33，另一端连接第五三通阀34,它 还包括第二泵13和设置于其上的流量计61。
第七管道24—端连接第五三通阀34,另一端连接试样收集箱40,由 此将分析用试样(P)注入试样收集箱40。
第八管道82 —端分别连接第四三通阀33和试样收集箱40的下部，另 一端连接分析仪50,所述第八管道还包括设置于其上的第三泵12。使用时， 启动第三泵12， 试样收集箱40里的分析用试样(P)则传输到分析仪50。
第十管道81连接于试样收集箱40的上部，用于溢流分析用试样(P )， 因此，储存在试样收集箱40内的分析用试样(P)总是保持在同一水平面 上。
如图4所示，管状的扩散管77从上箱体72或下箱体73的中心穿过， 在它的下部设有至少一个通气孔76。供给管111 一端连接于扩散管77的下 部，另一端连接气压泵86。
气压泵86将空气通过供给管111注入分散管77内。 在本发明中，未净化的水试样1中包含有不溶于水而是悬浮在水中的 固体(在下文中简称为"固体")，漂浮物质由于其颗粒的大小不同而可以 以漂浮状态、胶状或者溶解状态出现。漂浮物的颗粒直径大于或等于0.1 微米，胶状物的颗粒直径为0. 1-0. 001微米，溶解物的颗粒直径为小于或 等于0. 001微米。
在这里，漂浮物质(SS:悬浮固体)是指颗粒直径大于或等于0.1微 米的物质，胶状物是指颗粒直径大于或等于0. Ol微米的物质，诸如此类的飘浮物质应该在他们被分析仪检测前事前被分离出来，以保证检验结果的 准确性以及悬浮物质的测量。
本发明超滤系统优选的设置了过滤孔74来过滤颗粒直径为0.01-0.6 微米或者更大的漂浮物质；更优选的，过滤溶解或分散在液态溶液里的物 质中的颗粒直径为0.1微米或者更大的部分，所述过滤孔74设有直径为 0. 01-0. 6微米的微孔，所述微孔的直径取决于待测未净化水试样的特质。
中空纤维过滤器75为管状过滤器，如其名，它的中心部分为中空的。 未净化的水试样l中的低分子量物质(K、 Mg、 Ca、 Na、 Cl等)能通过该 过滤器，但是未净化的水试样l中的高分子物质(漂浮物质(SS)、大肠杆 菌、病毒、细菌、弧菌菌林、红藻门物质、奶粉、胶状物、热原质等)则 被该过滤器分离出来。
中空纤维单元70是这样构成的将几十至几千个外径小于或等于3毫 米的中空纤维用半透膜捆起来，并放入压力容器内。
在悬浮物质的过滤过程中，包含有悬浮物质的未净化水在压力下流进 外壳71内，在所述未净化水流进中空纤维过滤器75时，仅有大小小于中 空纤维过滤器的孔的小分子量物质和水能通过过滤孔74。接着，从过滤器 穿过的水经过中空纤维的中心流入下箱体73，并在第二泵13的抽吸压力下 被吸入泵体，然后流入试样收集箱40内。
由于中空纤维过滤器75在单位体积内有大面积的过滤薄膜，因此它具 有很好的过滤效率，同时由于它具有自支持能力，它能够反方向清洗试样。 因此，即使薄膜表面被污染了，也能够轻易的清洗干净，而且在清洗之后 能快速的恢复过滤功能。根据本发明，为了避免试样被污染，需要周期性地清洗过滤器，由此 能够持续提供固定数量的试样供分析用，使得在线分析仪能在最好的状态 下运作。
实施例
下面将以实例的形式对本发明进行详细的介绍，以下所作的描述不能 用来限制本发明的范围。
下文中，首先将描述在本发明所示的系统中未净化水试样被转化为分
析用试样(滤过水)并用在线分析仪进行分析的程序；然后，将介绍用分 析用试样清洗中空纤维单元的程序；之后，将介绍用鼓风方式清理中空纤 维过滤器的程序。
在附图中，阀门标记成黑色的，表明该阀门为关闭状态；未被标记的 阀门为打开状态。通过对系统操作流程的描述，本发明系统的结构将更加 明了。
首先，将描述过滤包含大量固体的未净化水试样1的步骤。 如图1所示，未净化的水试样1由第一泵11抽起并流入第一管道21， 之后流入中空纤维单元70,然后聚集在上箱体72或下箱体73中，与此同 时中空纤维过滤器75将漂浮物质过滤掉。
分析用滤后试样(P)被第二泵13抽出，流入第四管道23，然后经第 五管道l(M到达第五三通阀33。此时，朝向第八管道82的第四三通阀关闭， 在第二泵13的连续抽吸运动的作用下，分析用试样(P)进入拥有流量计 61的第六管道25,于是流量计61测量出分析用滤后试样(P)的流量。分析用试样(P)流经第六管道25,经第五三通阀34进入试样收集箱 40，试样收集箱40接在第七管道24的前端。然后，储存在试样收集箱40 内的试样(P )由第三泵12泵起，经第八管道82流入在线分析仪50,然后 在线分析仪测量出收集的未净化水试样的成分。
如图1所示的中空纤维过滤器75的过滤程序，开关阀31由于第一泵 11的抽吸运动处于打开状态，未净化的水试样1通过所述第一开关阀31 流入外壳71内，然后在第一泵11的抽吸运动作用下继续流动，如图4、图 5所示，所述未净化的水试样1通过中空纤维过滤器75的各个过滤孔74 流入中空纤维过滤器75。
当然，直径大于过滤孔74的漂浮物质不能穿过过滤孔74,而是留在外 壳71内部。此时，留在外壳71内的漂浮物质再通过第二管道83溢流出去。
也就是说，未净化水试样1继续流进外壳71内，在未净化水试样1通 过中空纤维过滤器75过滤的同时，其中有一部分与未滤过的漂浮物质通过 第二管道83溢流出去。
分析用试样(P)在重力的作用下，经过若干中空纤维过滤器75,流进 下箱体73内，然后经过上述的相关步骤之后，收集在下箱体73中的分析 用试样(P)流入并储存在试样收集箱40中以供分析。
如图5所示，颗粒尺寸较大的固体(A)在中空纤维过滤器75过滤过 程中堵塞了中空纤维过滤器75的过滤孔74,从而导致未净化水试样的滤过 效率降低。这时，试样的过滤效率可以从流量计61上显示的分析用试样的 流量波动来看出。
也就是说，如果流量计61的流量显示低于所设定值，则过滤效率低，此时，需要对中空纤维过滤器75进行清洗。
下面，将对本发明系统的中空纤维单元的清洗程序进行描述。
如图2和图6所示，储存在试样收集箱40中的分析用试样(P)从第
十管道81中溢流出去，由此保证储存在试样收集箱40中分析用试样(P)
数量保持不变，也就是用储存在试样收集箱40中的分析用试样(P)来清
洗中空纤维过滤器75。
为了清洗的需要，第四管道104在第四三通阀33中的连接部分开始时
关闭，第七管道24在第五三通阀34中的连接部分也关闭，然后，第二泵
13开始工作。
一旦第二泵13开始工作，分析用试样(P)便流过第八管道82,然后 依次经过第六管道25、第九管道105、第四管道23流进外壳71内。
如图6所示，流入外壳71的下箱体73内的分析用试样(P)在水压的 作用下经过滤孔74流进中空纤维过滤器75的外部，也就是外壳71内。此 时，由于固体(A)已经从分析用试样(P)中分离出去了，分析用试样(P) 便很容易穿过过滤孔74。
在清洗过程中，堵塞和附着在过滤孔74上的固体(A)便从中空纤维 过滤器75上脱落下来，然后包含有脱落的固体(A)的分析用试样(P)从 第二管道83中溢流出去。
如图3和图7所示，本发明中中空纤维过滤器75还能利用空气来清理。 下文将对该清理过程进行描述。
如前文所述，供应管111上安装有气压泵86，所述供应管111连接在 扩散管77的下部，因此当气压泵86打开时，在气压泵86中生成的压缩空气便通过供应管111流进扩散管77。
流进扩散管77的空气剧烈冲出形成于扩散管77下部的通气孔76,然 后对设置于扩散管77外部的若干中空纤维过滤器75施加压力并产生振动。 在这一过程中，堵塞和附着在过滤孔74上的固体(A)便从中空纤维过滤 器75上脱落下来。
也就是说，固体(A)在空气冲击所导致的中空纤维过滤器75的振动 作用下脱落下来；由于空气的作用，脱落的固体(A)漂浮在外壳71内， 然后与流入外壳71内的未净化水试样1 一起经第二管道83溢流出去。
关闭第一开关阀31，同时打开第三阀门32,冲洗用水^使注入外壳71 内，之后便打开管道103上的第二阀门85，冲洗用水和固体(A)能更快速 的通过^L置在外壳71下部的管道103流出。
由于进行清洗，中空纤维单元70过滤未净化水试样1的效率会增大。
工业实用性
本发明超滤系统为了在在线分析仪中分析试样，连续不断地将固体从 包含大量该固体的液态试样中分离出来并对试样进行优化，由于它使用滤 过水进行分析，因此有利于得到更可靠的分析结果，它广泛应用于环境、 食品、化学、微生物等领域。
本发明超滤系统还有利于通过过滤器过滤悬浮固体，同时由于将滤过 水高压反向沖入中空纤维过滤器中沖洗中空纤维过滤器，可以保持用于在 线分析仪分析的试样保持恒定数量。或者当过滤器由于长时间使用而堵塞 时，能够反向高压沖入滤过水或反方向鼓风以对该过滤器进行清洗。本发明超滤系统还有利于测量滤过水的流量，以对运作过程中出现的
诸如过滤效率降低等实时变化^故出及时的反应；同时可以减少不必要的人 力浪费，譬如延长在线分析仪的使用寿命，维护，检测和校正分析仪等。
上文已经对本发明进行了详细的描述，但是，应该明确的是在描述 本发明的优选实施例时所做的详细描述和明确的实例仅仅是举例说明，任 何对本发明的等同变化和修改都是本领域技术人员从上述详细描述中能够 明显得出的，因而属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种用于在线分析仪的超滤系统，用于净化和分析含有悬浮物质的试样，包括中空纤维单元70，所述中空纤维单元包括设置在外壳71内部的中空纤维过滤器75，所述中空纤维过滤器75连接下箱体73；第一管道21，其一端连接于淹没在未净化水试样中的第一泵11，另一端连接在所述外壳71的下部，它还包括第一阀门31；第二管道83，连接于所述外壳71的上部；第三管道22，连接在所述外壳71的上部，它还包括第三阀门32；管道103，其一端连接于所述外壳71的下部，另一端与第二管道83相连，它还包括第二阀体85；第四管道23，其分开来与第五管道104和第九管道105相连；第五管道104，其一端与下箱体73相连，另一端连接第四三通阀33；第九管道105，连接第五三通阀34；第六管道25，其一端连接第四三通阀，另一端连接第五三通阀，它还包括第二泵13和流量计61；第七管道24，其一端连接第五三通阀，另一端连接试样收集箱40；第八管道82，其一端连接第四三通阀和试样收集箱40的底部，另一端连接分析仪50，它还包括第三泵12；第十管道81，连接于试样收集箱40，用来溢流试样。
2. 如权利要求1所述的用于在线分析仪的超滤系统，其特征在于所述 中空纤维单元70包括外壳71，其为圆柱形；上箱体72/下箱体73,分别形成于所述外壳71内的上部/下部； 中空纤维过滤器75，其由若干根穿过上/下箱体72、 73的管道构成，在其表面设有若干个过滤孔74。
3. 如权利要求2所述的用于在线分析仪的超滤系统，其特征在于所述 中空纤维单元70还包括扩散管77，其由穿过上/下箱体72、 73中心的管道构成，其下部设有 至少一个通气孔76;供应管111，其一端与所述扩散管77底部连接，另一端连接气压泵86。
4、 如权利要求2所述的用于在线分析仪的超滤系统，其特征在于所 述中空纤维过滤器75的过滤孔74的直径为0.01—0.6um。
全文摘要
本发明涉及一种系统，用于对在线分析仪中含有悬浮固体的试样进行预处理，以便对其进行分析；尤其涉及一种用于在线分析仪的超滤系统，所述超滤系统利用单元式中空纤维薄膜过滤器吸入系统来过滤悬浮固体以对在线分析仪中包含大量悬浮固体的试样进行稳定和量化分析。本发明超滤系统广泛应用于环境、食品、化学、微生物等领域，为在在线分析仪中分析试样的需要，它连续不断地将固体从包含大量该固体的液态试样中分离出来并对试样进行优化，由于它使用滤过水进行分析，因此有利于得到更可靠的分析结果。同时检测和及时应对运转过程中的实时变化；减少不必要的人力浪费，譬如延长在线分析仪的寿命、对分析仪进行维护、检查和校正。
文档编号G01N33/18GK101421613SQ200780013121
公开日2009年4月29日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年4月14日
发明者申允好 申请人:申允好