次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法及裝置。采用顆粒截留法，當(dāng)含有顆粒的混合液滲透通過次毫米過濾管時(shí)，其對(duì)顆粒的截留是由次毫米過濾管的孔與顆粒直徑之間的相對(duì)大小決定的，顆粒能夠通過比自身大的孔，而被比自身小的孔截留；在混合液中通過測(cè)定次毫米過濾管對(duì)一系列大小不同已知粒徑顆粒的截留率來測(cè)算次毫米過濾管的孔徑。測(cè)定裝置為完全混合裝置，攪拌使顆?；旌暇鶆蚍植荚诨旌弦褐?，次毫米過濾組件置于其中，組件的集液管接泵并由泵抽吸出濾出液。本方法及裝置具有原理簡(jiǎn)潔、操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)快速等特點(diǎn)。
【專利說明】次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固液分離、固氣分離等【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前從分離尺度而言，固液分離可分為粗/細(xì)格柵(孔徑在毫米至厘米之間)、微/超濾(孔徑在納米至微米之間)、納濾/反滲透(孔徑為納米或以下)，而對(duì)應(yīng)孔徑在微米和毫米之間的分離手段目前國(guó)內(nèi)外尚無明確定義，專利201220125146.5 (—種過濾管及由該過濾管構(gòu)成的過濾組件)公開了一種孔徑范圍在微米和毫米之間的裝置，稱之為“次毫米過濾管”和“次毫米過濾組件”。污水生物處理系統(tǒng)的污泥粒徑大致在幾微米到幾百微米之間，恰好屬于次毫米過濾的分離范疇。次毫米過濾可以定位為一種廉價(jià)、高效的高濃度污泥折衷分離手段，為二沉池或膜生物反應(yīng)器的高效、低耗穩(wěn)定運(yùn)行提供適宜濃度的污泥。[0003]孔徑的常用測(cè)定方法有電子顯微鏡法、原子力顯微鏡法、壓汞法、氣體吸附-脫附法、滲透孔度法及溶質(zhì)截留法等。而電鏡法只能給出膜的局部情況，且樣品的制備比較困難，一經(jīng)檢測(cè)即把原樣品破壞，屬于破壞性試驗(yàn)；原子力顯微鏡僅適合于樣品表面較為平滑整潔的超濾膜檢測(cè)、如果樣品表面粗糙不平整將會(huì)導(dǎo)致樣品很難被檢測(cè)；壓汞法、氣體吸附-脫附法測(cè)得的孔徑中并不能完全測(cè)出真孔的情況，還包含有死孔的貢獻(xiàn)；滲透孔度法測(cè)定裝置較為復(fù)雜，且操作繁瑣，僅適用于納濾膜等納米級(jí)孔徑的測(cè)定。次毫米過濾組件是一種新型液固分離裝備，其孔徑在微米和毫米之間，顯然上述方法均不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出一種次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法及裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種次毫米過濾管孔徑測(cè)定裝置，包括測(cè)定容器殼體、攪拌裝置、集液裝置和次毫米過濾組件，所述攪拌裝置設(shè)置在測(cè)定容器殼體內(nèi)底部，所述次毫米過濾組件設(shè)置在測(cè)定容器殼體內(nèi)部、攪拌裝置上方，所述集液裝置與次毫米過濾組件連通，其中所述次毫米過濾組件由U形通管和η個(gè)次毫米過濾管(n ^ I)組成，所述次毫米過濾管兩端與U形通管內(nèi)側(cè)連接；所述集液裝置由三通管和泵組成，所述三通管的兩端口分別和U形通管的兩個(gè)開口連接，所述三通管的另一端與泵連接。
[0006]所述測(cè)定容器殼體橫截面為長(zhǎng)方形、圓形或其它不規(guī)則形狀；
所述測(cè)定容器殼體可選用金屬或非金屬材質(zhì)。
[0007]所述次毫米過濾管是管身上設(shè)有0.01-1mm大小孔的中空管。
[0008]一種次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法，包括以下步驟:
第一步、將分散液加入測(cè)定容器殼體內(nèi)，開啟攪拌I~2分鐘；
第二步、將已知粒徑的顆粒加入測(cè)定容器殼體內(nèi)，使之均勻懸浮在分散液中，顆粒濃度在0.lg/L~100g/L之間,取樣測(cè)定并記錄混合液顆粒濃度；第三步、將次毫米過濾組件置入測(cè)定容器殼體內(nèi)并使之完全淹沒于混合液中，然后將集液裝置與次毫米過濾組件連接，穩(wěn)定抽濾I~2分鐘后即可開始取樣測(cè)定，記錄濾出液顆粒濃度；
第四步、清空測(cè)定容器殼體內(nèi)的混合液，清洗畢即可重復(fù)上述第一步~第三步，分別測(cè)定次毫米過濾組件對(duì)各已知粒徑的顆粒的抽濾液的顆粒濃度；
第五步、采用公式(I)分別計(jì)算各已知粒徑的顆粒的截留率Ru，
Ru = (C混合液-C濾出液)/C混合液X 100%(I)；
第六步、將各顆粒的粒徑與計(jì)算出的相應(yīng)截留率進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，截留率為90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑即是次毫米過濾管的表面孔徑。
[0009]第一步中所述攪拌方式為機(jī)械攪拌、水力攪拌或其它攪拌；所述分散液為水、酒精或其它液體。
[0010]第二步中所述顆粒的材質(zhì)為石英砂、三氧化二鋁或其它；所述顆粒的制作方法為機(jī)械破碎法或篩分法。
[0011]第三步中所述的抽濾液體的驅(qū)動(dòng)壓力在IOkPa~IOOkPa之間。
[0012]第六步中所述的數(shù)學(xué)擬合是以已知粒徑為橫坐標(biāo)、截留率為縱坐標(biāo)作圖，擬合優(yōu)度 R2 > 0.99。
[0013]本發(fā)明的原理在于:當(dāng)含有顆粒的混合液滲透通過次毫米過濾管時(shí)，其對(duì)顆粒的截留是由次毫米過濾管表面孔徑與顆粒直徑之間的相對(duì)大小決定的，顆粒能夠通過比自身大的孔，而被比自身小的孔截留·；在混合液中通過測(cè)定次毫米過濾管對(duì)一系列大小不同顆粒的截留率即可測(cè)算出次毫米過濾管的表面孔徑。
[0014]參考“溶質(zhì)截留法”測(cè)定超濾膜截留分子量國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，即在常溫和規(guī)定壓差I(lǐng)OkPalOOkPa下，超濾膜對(duì)某一已知分子量物質(zhì)的截留率等于90%時(shí)，該物質(zhì)對(duì)應(yīng)的分子量值即是該超濾膜的截留分子量，單位為道爾頓，因而本發(fā)明規(guī)定在常溫和驅(qū)動(dòng)壓力IOkPa^lOOkPa條件下,次毫米過濾管對(duì)某一已知粒徑顆粒的截留率等于90%時(shí),該顆粒對(duì)應(yīng)的粒徑即是次毫米過濾管的表面孔徑。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:提供了一種簡(jiǎn)便、可靠的次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法和裝置，從而解決了次毫米過濾管孔徑無法測(cè)知的難題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明所述次毫米過濾管孔徑測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述方法數(shù)學(xué)擬合效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]由附圖1所示的次毫米過濾管孔徑測(cè)定裝置，由次毫米過濾管1、U形管2、三通管
3、測(cè)定容器殼體5、攪拌裝置6和泵7組成。將次毫米過濾管I (次毫米過濾管I是管身上設(shè)有0.01-1mm大小孔的中空管)兩端與U形管2內(nèi)側(cè)密封連接組成次毫米過濾組件；將三通管3的一端和泵7固定連接組成集液裝置；攪拌裝置6固定在測(cè)定容器殼體5內(nèi)部下方；次毫米過濾組件的U形管2的兩個(gè)端口與集液裝置的三通管3的另兩個(gè)端口連接后，置于測(cè)定容器殼體5內(nèi)部、攪拌裝置6上方。[0019]工作時(shí)，將次毫米過濾組件置于測(cè)定容器殼體5內(nèi)，使次毫米過濾管I全部浸沒在混合液4液面以下，混合液4為不溶性顆粒在攪拌裝置6攪拌下形成均分分散的混合液，三通管3在泵7的抽吸作用下收集次毫米過濾組件濾出的液體，測(cè)定混合液4和濾出液的顆粒濃度，采用公式⑴計(jì)算出截留率，再通過擬合、作圖、查圖得到對(duì)應(yīng)截留率等于90%的顆粒粒徑即為次毫米過濾管的表面孔徑。
[0020]以次毫米過濾組件分離石英砂顆粒為例，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了本發(fā)明的有益效果。首先將水置于測(cè)定容器殼體5內(nèi)，開啟攪拌1-2分鐘；用篩子篩選出31.5 μ m、41.5 μ m、55 μ m和70 μ m不同粒徑的石英砂，分別用水配制成顆粒濃度為2g/L的混合液，用重量法檢測(cè)混合液的顆粒濃度；將次毫米過濾組件置入測(cè)定容器殼體5內(nèi)并使之完全淹沒于混合液中，然后將集液裝置與次毫米過濾組件連接，穩(wěn)定抽濾I~2分鐘后即可開始取樣測(cè)定，記錄濾出液顆粒濃度Cisaa(為節(jié)約分散液用量，可將次毫米過濾組件濾出液回流至測(cè)定容器殼體5內(nèi)，循環(huán)使用)；清空測(cè)定容器殼體5內(nèi)混合液，清洗畢即可重復(fù)上述步驟，分別測(cè)定次毫米過濾組件對(duì)41.5 μ m、55 μ m和70 μ m石英砂抽濾液的顆粒濃度；代入公式(I)分別計(jì)算得到各截留率Ru ;以粒徑為橫坐標(biāo)、截留率為縱坐標(biāo)作圖，采用EXCEL進(jìn)行擬合作圖，擬合優(yōu)度R2 ≥0.99，查圖得到截留率90%對(duì)應(yīng)的粒徑即是次毫米過濾管的表面孔徑為31.9 μ m0
【權(quán)利要求】
1.一種次毫米過濾管孔徑測(cè)定裝置，其特征在于:包括測(cè)定容器殼體(5)、攪拌裝置(6)、集液裝置和次毫米過濾組件，所述攪拌裝置(6)設(shè)置在所述測(cè)定容器殼體(5)內(nèi)底部，所述次毫米過濾組件設(shè)置在所述測(cè)定容器殼體(5)內(nèi)部、攪拌裝置(6)上方，所述集液裝置與次毫米過濾組件連通，其中所述次毫米過濾組件由U形通管(2)和η個(gè)次毫米過濾管(I)組成，n ^ I ;所述次毫米過濾管(I)兩端口與所述U形通管(2)內(nèi)側(cè)連接；所述集液裝置由三通管(3)和泵(7)組成，所述三通管(3)的兩個(gè)端口分別與所述U形通管(2)的兩個(gè)開口連接，所述三通管(2)的另一端與泵連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定裝置，其特征在于:所述測(cè)定容器殼體(5)橫截面為長(zhǎng)方形、圓形或不規(guī)則形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定裝置，其特征在于:所述測(cè)定容器殼體(5)選用金屬或非金屬材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定裝置，其特征在于:所述次毫米過濾管(I)是管身上設(shè)有0.01-1mm大小孔的中空管。
5.一種次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法，其特征在于包括以下步驟: 第一步、將分散液加入測(cè)定容器殼體(5)內(nèi)，開啟攪拌I~2分鐘； 第二步、將已知粒徑的顆粒加入測(cè)定容器殼體(5)內(nèi)，使之均勻懸浮在分散液中，顆粒濃度在0.lg/L^100g/L之間，取樣測(cè)定并記錄混合液顆粒濃度； 第三步、將次毫米過濾組件置入測(cè)定容器殼體(5)內(nèi)并使之完全淹沒于混合液中，然后將集液裝置與次毫米過濾組件連接，穩(wěn)定抽濾I~2分鐘后即可開始取樣測(cè)定，記錄濾出液顆粒濃度C濾出液；· 第四步、清空測(cè)定容器殼體(5)內(nèi)的混合液，清洗畢即可重復(fù)上述第一步~第三步，分別測(cè)定次毫米過濾組件對(duì)各已知粒徑的顆粒的抽濾液的顆粒濃度； 第五步、采用公式分別計(jì)算各已知粒徑的顆粒的截留率Ru，
Ru = (C混合液-C濾出液)/C混合液X 100%; 第六步、將各顆粒的粒徑與計(jì)算出的相應(yīng)截留率進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合，截留率為90%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑即是次毫米過濾管(I)的表面孔徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法，其特征在于第一步中所述的測(cè)定容器殼體(5)橫截面為長(zhǎng)方形、圓形或不規(guī)則形狀；所述的測(cè)定容器殼體(5)選用金屬或非金屬材質(zhì)；所述的攪拌方式為機(jī)械攪拌或水力攪拌；所述的分散液為水或酒精。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法，其特征在于第二步中所述已知顆粒的材質(zhì)為石英砂或三氧化二鋁；所述已知顆粒的制作方法為機(jī)械破碎法或篩分法。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法，其特征在于第三步中所述的抽濾液體的驅(qū)動(dòng)壓力在IOkPa~IOOkPa之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法，其特征在于第六步中所述的數(shù)學(xué)擬合是以已知粒徑為橫坐標(biāo)、截留率為縱坐標(biāo)作圖，擬合優(yōu)度R2 ^ 0.99。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的次毫米過濾管孔徑測(cè)定方法，其特征在于所述的第六步中所述的次毫米過濾管(I)是管身上設(shè)有0.01-1mm大小孔的中空管。
【文檔編號(hào)】G01B13/08GK103852036SQ201210499385
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】邢傳宏 申請(qǐng)人:南京大學(xué)連云港高新技術(shù)研究院