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1、(10)申请公布号 CN 103611423 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103611423 A (21)申请号 201310674740.9 (22)申请日 2013.12.11 B01D 65/10(2006.01) (71)申请人 株洲时代新材料科技股份有限公司 地址 412007 湖南省株洲市天元区海天路 18 号 (72)发明人 叶明明 路宏伟 卢敏 凌志辉 邹昊 黄涛 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 魏晓波 (54) 发明名称 一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置 (57) 摘要 本发明公开了一种中空纤维膜的水通量。
2、和截 留率测试装置， 包括 ： 储水器、 补水器和固定架， 用于封装原液和膜丝的封装管 ； 分别密封连接于 封装管的两端的膜丝紧固端盖， 膜丝的两端分别 穿过两个膜丝紧固端盖的通丝孔且通入储水器 中 ； 与一个膜丝紧固端盖的水口连接的计量泵， 计量泵与补水器连通 ； 与另一个膜丝紧固端盖的 水口连接的出水阀门， 出水阀门与补水器连通 ； 与计量泵电连接的计量泵控制面板。本发明提供 的测试装置， 使用封装管封装原液和膜丝， 通过计 量泵控制面板、 计量泵和出水阀门的协作， 将封装 管中的原液的压力控制在稳定的范围内。本测试 装置的压力控制系统简单， 通过液体流量控制封 装管中的压力， 保证了测试。
3、装置的压力的连续稳 定性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103611423 A CN 103611423 A 1/1 页 2 1. 一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置， 包括用于承接新液的储水器 （13） 和 承接原液的补水器 （14） 以及用于固定支撑的固定架 （1） ， 其特征在于， 还包括 ： 用于封装原液和膜丝 （8） 的封装管 （7） ； 分别密封连接于所述封装管 （7） 的两端的膜丝紧固端盖 （11） ， 所述。
4、膜丝 （8） 的两端分 别穿过两个所述膜丝紧固端盖 （11） 的通丝孔 （112） 且通入所述储水器 （13） 中 ； 与一个所述膜丝紧固端盖 （11） 的水口 （111） 连接的计量泵 （3） ， 所述计量泵 （3） 与所述 补水器 （14） 连通 ； 与另一个所述膜丝紧固端盖 （11） 的水口 （111） 连接的出水阀门 （12） ， 所述出水阀门 （12） 与所述补水器 （14） 连通 ； 与所述计量泵 （3） 电连接的计量泵控制面板 （2） 。 2. 根据权利要求 1 所述的测试装置， 其特征在于， 还包括 ： 进水压力检测器 （5） ， 设置在所述计量泵 （3） 和一个所述膜丝紧固端。
5、盖 （11） 之间 ； 出水压力检测器 （10） ， 设置在所述出水阀门 （12） 与另一个所述膜丝紧固端盖 （11） 之 间。 3. 根据权利要求 2 所述的测试装置， 其特征在于， 还包括设置在所述计量泵 （3） 和所述 进水压力检测器 （5） 之间的进水阀门 （4） 。 4. 根据权利要求 1 所述的测试装置， 其特征在于， 所述膜丝紧固端盖 （11） 螺纹密封连 接于所述封装管 （7） 的两端。 5. 根据权利要求 1 所述的测试装置， 其特征在于， 所述膜丝紧固端盖 （11） 上还连接有 锁紧部件 （15） ， 所述锁紧部件 （15） 开设有用于穿过并锁紧所述膜丝 （8） 的锁紧孔 。
6、（151） ， 所 述通丝孔 （112） 允许穿过的膜丝 （8） 的直径范围在 0.7mm 1.4mm 或 1.4 2.0mm 之间。 6. 根据权利要求 5 所述的测试装置， 其特征在于， 所述锁紧部件 （15） 的一端为锥形螺 纹结构 （152） ， 所述锥形螺纹结构 （152） 与所述膜丝紧固端盖 （11） 螺纹连接。 7. 根据权利要求 3 所述的测试装置， 其特征在于， 还包括用于密封在膜组件 （6） 的两 端、 进行膜组件性能测试的膜组件端盖 （9） ； 一个所述膜组件端盖 （9） 与所述进水阀门 （4） 连接， 且进水压力检测器 （5） 位于该膜组件端盖 （9） 与所述进水阀门 。
7、（4） 之间 ； 另一个所述 膜组件端盖 （9） 与所述出水阀门 （12） 连接， 且出水压力检测器 （10） 位于该膜组件端盖 （9） 和所述出水阀门 （12） 之间。 8. 根据权利要求 7 所述的测试装置， 其特征在于， 所述膜组件端盖 （9） 包括灌胶端盖 （91） 和进水端盖 （92） ； 所述灌胶端盖 （91） 螺纹连接于所述膜组件 （6） 的两端， 且两个所述 灌胶端盖 （91） 各自对应地与进水阀门 （4） 和出水阀门 （12） 连接 ； 所述进水端盖 （92） 与所 述灌胶端盖 （91） 粘接固定。 9. 根据权利要求 1-8 任一项所述的测试装置， 其特征在于， 所述封装管。
8、 （7） 的材料为透 明的有机玻璃。 10. 根据权利要求 9 所述的测试装置， 其特征在于， 所述补水器 （14） 为具有刻度的量 杯， 所述储水器 （13） 为具有刻度的量筒 ； 所述计量泵 （3） 为齿轮计量泵。 权 利 要 求 书 CN 103611423 A 2 1/5 页 3 一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置 技术领域 0001 本发明涉及滤膜性能测试技术领域， 特别涉及一种中空纤维膜的水通量和截留率 测试装置。 背景技术 0002 中空纤维膜广泛应用在污水处理、 苦咸水淡化前处理、 海水淡化前处理、 中水回 用、 超纯水制备等领域。 中空纤维膜属于压力驱动型微孔滤膜， 工作。
9、原理为膜孔对不同大小 的物质通过筛分而实现分离。衡量中空纤维膜的性能的主要参数为水通量和截留率， 对中 空纤维膜的性能检测通常是以单根膜丝和膜组件的形式进行的。 针对单根膜丝的测试方法 为， 将单根膜丝置于一个密封腔体中， 向密封腔体中通入原液， 施加一定的压力， 观察通过 膜丝渗透出来的新液来确定膜丝的水通量 ； 如果原液中含有特定分子量大小的溶质， 则可 以检测膜丝的截留率。 0003 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。
10、， 影响测试装置的连续稳定性。 0004 另外， 该装置中的用于密封连接膜丝和腔体的穿丝珠的穿丝孔的孔径只能允许一 种尺寸的膜丝穿过， 对于不同尺寸的膜丝需要更换不同孔径大小的穿丝珠， 更换不方便， 给 测试带来了不便。 0005 此外， 现有的测试装置只能对单根膜丝进行性能检测， 或只能对膜组件进行性能 测试， 因此， 需要研制不同的设备， 增加了测试成本。 0006 综上所述， 如何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， 成为 了本领域技术人员亟待解决的问题。 发明内容 0007 有鉴于此， 本发明的目的在于提供一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置， 以简化测试装置的压。
11、力控制系统， 提高压力控制的连续稳定性。 0008 为达到上述目的， 本发明提供以下技术方案 ： 0009 一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置， 包括用于承接新液的储水器和承接 原液的补水器以及用于固定支撑的固定架， 还包括 ： 0010 用于封装原液和膜丝的封装管 ； 0011 分别密封连接于所述封装管的两端的膜丝紧固端盖， 所述膜丝的两端分别穿过两 个所述膜丝紧固端盖的通丝孔且通入所述储水器中 ； 0012 与一个所述膜丝紧固端盖的水口连接的计量泵， 所述计量泵与所述补水器连通 ； 0013 与另一个所述膜丝紧固端盖的水口连接的出水阀门， 所述出水阀门与所述补水器 连通 ； 0014 。
12、与所述计量泵电连接的计量泵控制面板。 说 明 书 CN 103611423 A 3 2/5 页 4 0015 优选地， 还包括 ： 0016 进水压力检测器， 设置在所述计量泵和一个所述膜丝紧固端盖之间 ； 0017 出水压力检测器， 设置在所述出水阀门与另一个所述膜丝紧固端盖之间。 0018 优选地， 还包括设置在所述计量泵和所述进水压力器之间的进水阀门。 0019 优选地， 所述膜丝紧固端盖螺纹密封连接于所述封装管的两端。 0020 优选地， 所述膜丝紧固端盖上还连接有锁紧部件， 所述锁紧部件开设有用于穿过 并锁紧所述膜丝的锁紧孔， 所述通丝孔允许穿过的膜丝的直径范围在 0.7mm 1.4。
13、mm 或 1.4 2.0mm 之间。 0021 优选地， 所述锁紧部件的一端为锥形螺纹结构， 所述锥形螺纹结构与所述膜丝紧 固端盖螺纹连接。 0022 优选地， 还包括用于密封在膜组件的两端、 进行膜组件性能测试的膜组件端盖 ； 一 个所述膜组件端盖与所述进水阀门连接， 且进水压力检测器位于该膜组件端盖与所述进水 阀门之间 ； 另一个所述膜组件端盖与所述出水阀门连接， 且出水压力检测器位于该膜组件 端盖和所述出水阀门之间。 0023 优选地， 所述膜组件端盖包括灌胶端盖和进水端盖 ； 所述灌胶端盖螺纹连接于所 述膜组件的两端， 且两个所述灌胶端盖各自对应地与进水阀门和出水阀门连接 ； 所述进水。
14、 端盖与所述灌胶端盖粘接固定。 0024 优选地， 所述封装管的材料为透明的有机玻璃。 0025 优选地， 所述补水器为具有刻度的量杯， 所述储水器为具有刻度的量筒 ； 所述计量 泵为齿轮计量泵。 0026 与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ： 0027 本发明提供的中空纤维膜的水通量和截留率测试装置， 使用封装管封装原液和膜 丝， 封装管的两端密封有膜丝紧固端盖， 通过计量泵向封装管中加入原液， 并通过计量泵控 制面板、 计量泵和出水阀门的协作， 将封装管中的原液的压力控制在稳定的范围内。 可以看 出， 本测试装置的压力控制系统简单， 通过液体流量控制封装管中的压力， 不会出现现有技 术。
15、中因为原液渗出， 导致腔体内空气压力降低的现象， 保证了测试装置的压力的连续稳定 性。 0028 另外， 本发明一实施例所描述的锁紧部件与膜丝紧固端盖连接， 通过锁紧部件将 膜丝锁紧在锁紧孔中的技术方案， 可以实现对不同孔径的膜丝的即时测试， 而不需要更换 膜丝紧固端盖， 操作方便。 0029 此外， 本发明另一实施例所描述的通过膜组件端盖密封膜组件的两端， 对膜组件 进行性能测试的技术方案， 解决了现有技术无法在同一设备中进行膜丝和膜组件的性能测 试的问题。 附图说明 0030 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案， 下面将对实施例或现有技 术中描述所需要使用的附图作简单的介绍， 。
16、显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例， 对于本领域技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些 附图获得其他的附图。 说 明 书 CN 103611423 A 4 3/5 页 5 0031 图 1 为本发明实施例提供的一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置的连接 结构示意图 ； 0032 图 2 为本发明实施例提供的一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置进行膜 丝性能测试的连通示意图 ； 0033 图 3 为本发明实施例提供的一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置进行膜 组件性能测试的连通示意图 ； 0034 图 4 本发明实施例提供的一种膜丝紧固端盖的结构。
17、示意图 ； 0035 图 5 为图 4 中的 A 向视图 ； 0036 图 6 为发明实施例提供的一种锁紧部件的结构示意图 ； 0037 图 7 为本发明实施例提供的一种膜组件端盖的组合结构示意图 ； 0038 图 8 为本发明实施例提供的一种膜组件端盖的拆分结构示意图。 0039 上述图 1- 图 8 中， 固定架 1、 计量泵控制面板 2、 计量泵 3、 进水阀门 4、 进水压力检 测器 5、 膜组件 6、 封装管 7、 膜丝 8、 膜组件端盖 9、 灌胶端盖 91、 导流口 911、 进水端盖 92、 出 水压力检测器 10、 膜丝紧固端盖 11、 水口 111、 通丝孔 112、 出水。
18、阀门 12、 储水器 13、 补水器 14、 锁紧部件 15、 锁紧孔 151、 锥形螺纹结构 152。 具体实施方式 0040 本发明的核心是提供了一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装置， 简化了测试 装置的压力控制系统， 提高了压力控制的连续稳定性。 0041 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， 所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基 于本发明的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其 它实施例， 都属于本发明保护的范围。 0042 请参考图 1- 图 8， 本发明实施例提。
19、供了一种中空纤维膜的水通量和截留率测试装 置， 以下简称测试装置， 包括固定架 1、 用于承接新液的储水器 13、 用于承接原液的补水器 14、 封装管7、 膜丝紧固端盖11、 计量泵3、 计量泵控制面板2、 出水阀门12 ； 其中， 封装管7为 长柱形管， 封装管 7 用于封装原液和膜丝 8， 封装管 7 的两端分别密封连接有膜丝紧固端盖 11， 膜丝8的两端分别穿过两个膜丝紧固端盖11的通丝孔112， 且通入储水器13中 ； 计量泵 3 与其中的一个膜丝紧固端盖 11 的水口 111 连接， 且计量泵 3 与补水器 14 连通 ； 出水阀门 12 与另一个膜丝紧固端盖 11 的水口 111。
20、 连接， 且出水阀门 12 与补水器 14 连通 ； 计量泵控 制面板 2 与计量泵 3 电连接。 0043 上述测试装置工作时， 通过计量泵控制面板2设定计量泵3的原液输出流量， 原液 从一个膜丝紧固端盖 11 的水口 111 进入封闭的封装管 7 中， 封装管 7 中的原液的压力通过 计量泵 3 和出水阀门 12 相互协作进行控制， 使封装管 7 中的液压维持在一定的范围内， 原 液经过计量泵 3、 封装管 7、 出水阀门 12、 补水器 14 依次循环， 形成压力稳定的压力控制系 统， 原液在循环的过程中， 封装管 7 中的原液渗透进入膜丝 8 中， 且膜丝 8 穿过两侧膜丝紧 固端盖 。
21、11 的通丝孔 112 并通入储水器 13 中， 得到的新液储存在储水器 13 中， 根据得到新 液的量确定膜丝 8 的水通量， 检测新液中具有特定分子量大小的溶质的含量得到膜丝 8 的 截留率。可以看出， 本发明实施例中的测试装置的压力控制系统通过计量泵控制面板 2、 计 说 明 书 CN 103611423 A 5 4/5 页 6 量泵3和出水阀门12的协作， 控制原液的流量， 从而控制测试的压力， 压力控制系统不需要 过多的控制元件， 结构简单， 与现有技术中的采用压缩空气作为压力源相比， 不会出现因为 原液渗透导致腔体内的压力降低， 从而提高了压力的连续稳定性， 保证了测试精度。 00。
22、44 进一步优化， 本实施例中的测试装置还包括进水压力检测器 5 和出水压力检测器 10， 进水压力检测器 5 设置在计量泵 3 和其中一个膜丝紧固端盖 11 之间， 用于检测进入封 装管 7 中的原液压力 ； 出水压力检测器 10 设置在出水阀门 12 和另一个膜丝紧固端盖 11 之 间 ； 用于测试从封装管 7 中出来的原液压力。测试人员可以根据进水压力检测器 5 和出水 压力检测器 10 的结果更方便和更准确地控制测试的压力。一般地， 进水压力检测器 5 和出 水压力检测器 10 均为压力表。 0045 作为优化， 本实施例在进水压力检测器 5 和计量泵 3 之间设置有进水阀门 4， 用。
23、于 开启和关闭原液从计量泵 3 进入封装管 7 之间的通道， 测试时打开， 不测试时关闭。 0046 本实施例中的封装管7的两端设置有螺纹连接部， 膜丝紧固端盖11螺纹密封连接 于封装管 7 的两端， 方便拆装。当然， 膜丝紧固端盖 11 与封装管 7 两端还可以通过过盈配 合实现弹性挤压密封连接。 0047 为了实现对不同孔径的膜丝 8 进行即时测试， 本发明实施例中的膜丝紧固端盖 11 的通丝孔 112 允许穿过的膜丝 8 的直径范围在 0.7mm 1.4mm 或 1.4 2.0mm 之间， 同时， 为了实现膜丝 8 与膜丝紧固端盖 11 之间的密封， 进而实现封装管 7 的全封闭， 在膜。
24、丝紧固 端盖 11 上连接有锁紧部件 15， 锁紧部件 15 开设有锁紧孔 151， 膜丝 8 从通丝孔 112 中穿过 之后， 可以穿过锁紧孔 151， 通过调节锁紧孔 151 的大小， 将膜丝 8 密封锁紧在锁紧孔 151 中， 并通过锁紧部件 15 与膜丝紧固端盖 11 之间的密封连接， 实现封装管 7 的全封闭。由于 设置了锁紧部件 15， 所以不需要根据每个不同孔径的膜丝 8 设计不同孔径的膜丝密封端盖 11， 也不需要更换膜丝密封端盖 11， 只需要调节锁紧部件 15 的锁紧孔 151 的孔径即可。当 然， 在没有设置锁紧部件 15 时， 膜丝紧固端盖 11 的通丝孔 112 的孔。
25、径与膜丝 8 的直径能够 实现吻合密封。 0048 进一步优化， 本实施例中的锁紧部件 15 的一端为锥形螺纹结构 152， 锥形螺纹结 构 152 与膜丝紧固端盖 11 螺纹连接。如图 4- 图 6 所示， 锁紧部件 15 拧进膜丝紧固端盖 11 中， 随着锥形螺纹结构 152 不断地进入， 锥形螺纹结构 152 与膜丝紧固端盖 11 之间不断径 向挤压， 使锁紧孔 151 的直径逐渐变小， 直至与膜丝 8 的直径吻合密封， 实现了对不同孔径 的膜丝 8 的即时测试。当然， 锁紧部件 15 还可以采用与膜丝紧固端盖 11 插接固定的结构， 随着锁紧部件 15 插入深度的增加， 使锁紧孔 15。
26、1 的直径不断减小， 直到与膜丝 8 实现密封。 0049 为了使本发明中的测试装置能够对膜组件的性能进行测试， 本发明实施例中的测 试装置还包括膜组件端盖 9， 膜组件端盖 9 用于密封在膜组件 6 的两端。当进行膜组件 6 的 性能测试时， 将一个膜组件端盖 9 与进水阀门 4 连接， 且进水压力检测器 5 位于该膜组件端 盖 9 与进水阀门 4 之间 ； 另一个膜组件端盖 9 与出水阀门 12 连接， 且出水压力检测器 10 位 于该膜组件端盖 9 和出水阀门 12 之间。也就是将膜丝紧固端盖 11 和封装管 7 卸下来， 替 换安装上膜组件 6 和膜组件端盖 9， 测试装置的其它结构不。
27、变， 应用本发明的测试装置对膜 组件 6 进行性能测试， 测试原理相同， 在此不再赘述。由此可以看出， 本发明的测试装置既 可以对膜丝8进行性能测试， 还可以对膜组件6进行性能测试， 解决了现有技术中无法在同 一设备中对膜丝 8 和膜组件 6 进行性能测试的问题， 通过一个测试装置便可以完成两种测 说 明 书 CN 103611423 A 6 5/5 页 7 试， 只需要根据测试的对象， 选择将膜丝紧固端盖11或膜组件端盖9连接至测试装置中， 避 免了使用两种不同的设备进行测试， 降低了测试成本。本发明提供的测试装置可以对小型 的膜组件 6 进行性能测试， 利用小型膜组件 6 测试得到的数据，。
28、 设计大型的膜组件， 从而节 约了直接研制大型膜组件所耗费的资源和时间， 提高了膜组件的研制效率。 0050 对膜组件端盖 9 进行优化， 本实施例中的膜组件端盖 9 包括灌胶端盖 91 和进水端 盖 92 ； 灌胶端盖 91 螺纹连接于膜组件 6 的两端， 且一个灌胶端盖 91 与进水阀门 4 连接， 另 一个灌胶端盖 9 与出水阀门 12 连接， 灌胶端盖 91 与进水端盖 4 通过胶粘剂粘接固定。灌 胶端盖 91 上设置有用于进水和出水的导流口 911， 原液可以从导流口 911 流进或流出膜组 件 6。将膜组件端盖 9 设置成分体结构是为了方便加工制造。当然， 膜组件端盖 9 还可以是。
29、 一体结构， 在此不做具体限定。 0051 本实施例中的封装管 7 由透明的有机玻璃制成， 测试过程中可以观察膜丝情况。 当然， 封装管 7 还可以采用其它材料， 比如金属管等。 0052 为了直接得到中空纤维膜的水通量数据， 本实施例中的补水器 14 为具有刻度的 量杯， 储水器 13 为具有刻度的量筒， 以直接得到相关的数据， 比如， 新液的渗透量， 原液的 循环量等。 当然， 补水器14和储水器13还可以不具有刻度， 而另外采用其它量具进行测量。 0053 本实施例中的计量泵 3 优选为齿轮计量泵， 齿轮计量泵具有无级调速、 流量控制 精度高， 流量稳定的优点。当然也可以是往复式、 回转。
30、式计量泵。通过齿轮计量泵、 出水阀 门 12、 计量泵控制面板 2 相互协作， 将测试压力稳定控制在 0.1MPa 0.3MPa 之间， 满足性 能测试压力需求。 0054 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述， 每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处， 各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。 0055 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的， 本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 说 明 书 CN 103611423 A 7 1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103611423 A 8 2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103611423 A 9 3/5 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103611423 A 10 4/5 页 11 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103611423 A 11 5/5 页 12 图 8 说 明 书 附 图 CN 103611423 A 12 。