一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置

1.本发明涉及膜分离技术领域，具体涉及一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置。


背景技术：

2.近年来，膜分离技术在生物医药行业中的应用越来越广泛。膜分离技术拥有分离、浓缩、纯化和精制等功能，被使用在液体澄清、无菌过滤、除病毒等生物医药过程中。石油开采、石油化工、医药、冶金、纺织以及食品等行业的快速发展产生了大量的含油废水，如何快速、高效地处理含油污水是当前的研究热点。当前处理含油废水的最有效的方法是膜分离技术，其不仅操作简单、高效快速，而且可以进行大规模工业化应用及无二次污染。
3.聚酰胺功能复合膜因其制备工艺简便、操作条件温和、分离性能优异而被广泛应用于纳滤、反渗透等过程，在海水、苦咸水的淡化，生活用水的软化，工业废水的处理以及与食品、医药、化学相关的提纯、浓缩、分离等领域起到至关重要的作用。目前，工业上最常用的聚酰胺功能复合膜是由界面聚合法制备的芳香族聚酰胺复合膜。该类膜由多孔支撑层和致密的芳香族聚酰胺薄膜组成。起到分离作用的主要是聚酰胺薄膜，其结构对复合膜的性能至关重要。芳香族聚酰胺薄膜由芳香族多元胺和芳香族多元酰氯通过界面聚合反应得到，因此对界面聚合过程的调控是制备高性能聚酰胺功能复合膜的关键。
4.现有技术中的一种中空纤维膜丝水通量和泡压测试装置采用压缩空气为原液提供压力源，由于压缩空气源的连接需要多个压力控制元件才能保证安全和压力的稳定，并且随着原液从膜丝中不断渗出，腔体内压力相应减小，影响测试装置的连续稳定性。
5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，以简化测试装置的压力控制系统，提高压力控制的连续稳定性。


技术实现要素：

6.本发明为了解决现有水通量测试装置压力并非恒定，影响测试的连续稳定性的问题，进而提出一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置。
7.本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
8.一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置包括补水器、压力泵、进液管、样品筒、滤液筒和储液槽，样品筒和滤液筒的两端均敞口设置，样品筒设置在滤液筒的正上方，样品筒的上端面上固接有上盖，上盖的上端面上设有进液口，样品筒的下端面上固接有上圆盘，滤液筒的上端面上固接有下圆盘，滤液筒的下端面上固接有下底盘，上圆盘、下圆盘和下底盘的中部均设有通孔，上圆盘与下圆盘之间设置有季铵盐结构薄膜，上圆盘与下圆盘之间通过一组紧固螺栓固接，储液槽设置在下底盘的下方，补水器设置在储液槽的一侧，补水器的出液端通过进液管与进液口连接，压力泵设置在进液管上。
9.进一步地，所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置还包括固定架，固定架为矩形框架，下底盘设置在固定架的上端面上，储液槽设置在固定架的内部。
10.进一步地，所述下底盘的上端面上沿圆周方向均布垂直固接有多个支撑杆，支撑杆设置在滤液筒的外侧，支撑杆由下至上依次插装在下圆盘、上圆盘和上盖上，支撑杆的上端螺纹连接有锁紧螺母，锁紧螺母设置在上盖的上端面上。
11.进一步地，所述进液管上连接有压力阀，压力阀设置在压力泵的后侧。
12.进一步地，所述上圆盘与下圆盘之间设置有密封圈，密封圈设置在季铵盐结构薄膜的外侧。
13.进一步地，所述上盖、样品筒、上圆盘、下圆盘、滤液筒和下底盘均同轴设置。
14.进一步地，所述季铵盐结构薄膜的外径大于上圆盘和下圆盘的通孔的孔径。
15.进一步地，所述下底盘的通孔的孔径小于储液槽槽口的最小尺寸。
16.进一步地，所述紧固螺栓沿圆周方向均布设置在样品筒和滤液筒的外侧。
17.进一步地，所述支撑杆的数量为四个，紧固螺栓的数量为三个。
18.本发明与现有技术相比包含的有益效果是：
19.本发明提供了一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，膜性能测试时通过将补水器内的进料液放入放有超滤膜的样品筒内，以持续而可控的压力分别表征滤膜的水通量和截留率。因而，通过本发明的一体化膜性能测试装置可以同时得到滤膜的水通量、截留率的性能指标，提高了测试效率。本发明在稳定可控压力作用下进行分离，保证测试装置的连续稳定性，可以实现油水分离，测试出水通量与截留率。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
21.具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置包括补水器1、压力泵2、进液管3、样品筒4、滤液筒5和储液槽6，样品筒4和滤液筒5的两端均敞口设置，样品筒4设置在滤液筒5的正上方，样品筒4的上端面上固接有上盖7，上盖7的上端面上设有进液口13，样品筒4的下端面上固接有上圆盘8，滤液筒5的上端面上固接有下圆盘9，滤液筒5的下端面上固接有下底盘10，上圆盘8、下圆盘9和下底盘10的中部均设有通孔，上圆盘8与下圆盘9之间设置有季铵盐结构薄膜11，上圆盘8与下圆盘9之间通过一组紧固螺栓12固接，储液槽6设置在下底盘10的下方，补水器1设置在储液槽6的一侧，补水器1的出液端通过进液管3与进液口13连接，压力泵2设置在进液管3上。
22.根据现有文献显示，采用复合分离膜对油水混合液在重力的驱动作用下进行分离时。溶液中含油浓度为1794.3ppm，有大量的油分子穿过聚酯膜，分离效率最低，不能满足分离排放要求，因此本发明在稳定可控压力作用下进行分离，保证测试装置的连续稳定性，可以实现油水分离，测试出水通量与截留率。
23.本实施方式中采用了季铵盐结构薄膜11进行分离测试，含季铵盐结构的亲水聚酰亚胺薄膜除了具备pi薄膜特有的优良的机械性能及化学稳定性外，由于其特有的接枝季铵盐的特征结构，使制备的薄膜表面具有良好的亲水性能并能兼顾力学性能和亲水性。
24.测试时，将补水器1中装入测试原液，原液经过压力泵2加压后由进液管3进入到样品筒4内，原液在经过季铵盐结构薄膜11的分离后通过滤液筒5进入到储液槽6中，通过对压
力的调整，来测试水通量与截留率。
25.本实施方式中还可采用以下实施例：
26.所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置包括补水器1、压力泵2、进液管3、样品筒4、滤液筒5和储液槽6，样品筒4和滤液筒5的两端均敞口设置，样品筒4设置在滤液筒5的正上方，样品筒4的上端面上固接有上盖7，上盖7的上端面上设有进液口13，样品筒4的下端面上固接有上圆盘8，滤液筒5的上端面上固接有下圆盘9，滤液筒5的下端面上固接有下底盘10，上圆盘8和下圆盘9的中部均设有通孔，上圆盘8与下圆盘9之间设置有季铵盐结构薄膜11，上圆盘8与下圆盘9之间通过一组紧固螺栓12固接，储液槽6设置在下底盘10的下方，下底盘10下端面的中部设有放液阀，补水器1设置在储液槽6的一侧，补水器1的出液端通过进液管3与进液口13连接，压力泵2设置在进液管3上。如此设计测试时，放液阀始终处于开启状态，当原液在经过季铵盐结构薄膜11的分离进入到滤液筒5内后，经过放液阀流入到储液槽6中。
27.具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置还包括固定架14，固定架14为矩形框架，下底盘10设置在固定架14的上端面上，储液槽6设置在固定架14的内部。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
28.如此设计以实现装置的有效固定。
29.具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述下底盘10的上端面上沿圆周方向均布垂直固接有多个支撑杆15，支撑杆15设置在滤液筒5的外侧，支撑杆15由下至上依次插装在下圆盘9、上圆盘8和上盖7上，支撑杆15的上端螺纹连接有锁紧螺母16，锁紧螺母16设置在上盖7的上端面上。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。
30.如此设计实现装置整体结构的稳定性，防止由于压力过大而发生变形。
31.具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述进液管3上连接有压力阀17，压力阀17设置在压力泵2的后侧。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。
32.如此设计可实现进液管3内原液的压力调节，通过对压力的调整，来测试水通量与截留率。
33.具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述上圆盘8与下圆盘9之间设置有密封圈18，密封圈18设置在季铵盐结构薄膜11的外侧。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式四相同。
34.如此设计防止原液发生泄漏。
35.具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述上盖7、样品筒4、上圆盘8、下圆盘9、滤液筒5和下底盘10均同轴设置。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
36.具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述季铵盐结构薄膜11的外径大于上圆盘8和下圆盘9的通孔的孔径。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。
37.具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述下底盘10的通孔的孔
径小于储液槽6槽口的最小尺寸。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式六相同。
38.具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述紧固螺栓12沿圆周方向均布设置在样品筒4和滤液筒5的外侧。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。
39.具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述支撑杆15的数量为四个，紧固螺栓12的数量为三个。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式三相同。
40.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：它包括补水器(1)、压力泵(2)、进液管(3)、样品筒(4)、滤液筒(5)和储液槽(6)，样品筒(4)和滤液筒(5)的两端均敞口设置，样品筒(4)设置在滤液筒(5)的正上方，样品筒(4)的上端面上固接有上盖(7)，上盖(7)的上端面上设有进液口(13)，样品筒(4)的下端面上固接有上圆盘(8)，滤液筒(5)的上端面上固接有下圆盘(9)，滤液筒(5)的下端面上固接有下底盘(10)，上圆盘(8)、下圆盘(9)和下底盘(10)的中部均设有通孔，上圆盘(8)与下圆盘(9)之间设置有季铵盐结构薄膜(11)，上圆盘(8)与下圆盘(9)之间通过一组紧固螺栓(12)固接，储液槽(6)设置在下底盘(10)的下方，补水器(1)设置在储液槽(6)的一侧，补水器(1)的出液端通过进液管(3)与进液口(13)连接，压力泵(2)设置在进液管(3)上。2.根据权利要求1所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置还包括固定架(14)，固定架(14)为矩形框架，下底盘(10)设置在固定架(14)的上端面上，储液槽(6)设置在固定架(14)的内部。3.根据权利要求1或2所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述下底盘(10)的上端面上沿圆周方向均布垂直固接有多个支撑杆(15)，支撑杆(15)设置在滤液筒(5)的外侧，支撑杆(15)由下至上依次插装在下圆盘(9)、上圆盘(8)和上盖(7)上，支撑杆(15)的上端螺纹连接有锁紧螺母(16)，锁紧螺母(16)设置在上盖(7)的上端面上。4.根据权利要求3所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述进液管(3)上连接有压力阀(17)，压力阀(17)设置在压力泵(2)的后侧。5.根据权利要求4所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述上圆盘(8)与下圆盘(9)之间设置有密封圈(18)，密封圈(18)设置在季铵盐结构薄膜(11)的外侧。6.根据权利要求1所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述上盖(7)、样品筒(4)、上圆盘(8)、下圆盘(9)、滤液筒(5)和下底盘(10)均同轴设置。7.根据权利要求6所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述季铵盐结构薄膜(11)的外径大于上圆盘(8)和下圆盘(9)的通孔的孔径。8.根据权利要求6所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述下底盘(10)的通孔的孔径小于储液槽(6)槽口的最小尺寸。9.根据权利要求1所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述紧固螺栓(12)沿圆周方向均布设置在样品筒(4)和滤液筒(5)的外侧。10.根据权利要求3所述一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，其特征在于：所述支撑杆(15)的数量为四个，紧固螺栓(12)的数量为三个。

技术总结
一种季铵盐结构薄膜的水通量和截留率测试装置，本发明涉及膜分离技术领域。本发明为了解决现有水通量测试装置压力并非恒定，影响测试的连续稳定性的问题。本发明包括补水器、压力泵、进液管、样品筒、滤液筒和储液槽，样品筒和滤液筒的两端均敞口设置，样品筒的上端面上固接有上盖，上盖的上端面上设有进液口，样品筒的下端面上固接有上圆盘，滤液筒的上端面上固接有下圆盘，滤液筒的下端面上固接有下底盘，上圆盘、下圆盘和下底盘的中部均设有通孔，上圆盘与下圆盘之间设置有季铵盐结构薄膜，上圆盘与下圆盘之间通过一组紧固螺栓固接，储液槽设置在下底盘的下方，补水器的出液端通过进液管与进液口连接。本发明用于膜分离测试。本发明用于膜分离测试。本发明用于膜分离测试。


技术研发人员：方雪 崔向红 周姝萌 姜海健 马宇良 苏桂明 李艳春 宋美慧 姚立明 张晓臣
受保护的技术使用者：黑龙江省科学院高技术研究院
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/9/23