专利名称：滤膜孔径测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种滤膜孔径测试的仪器，特别涉及一种仅需一名测试 人员即可完成对包括膜生物反应器专用的超滤膜在内的滤膜进行气泡观测、 并精确进行泡点孔径测定的滤膜孔径测定仪。
背景技术：
微滤膜是由大孔构成的多孔介质，超滤膜是具有中孔皮层的多孔介质， 孔径是这两种滤膜的一项基本特性参数，决定着其应用领域或使用项目，因 此测定这两种滤膜的孔径大小是滤膜研制和生产单位都必须进行的常规测 试内容。
以微滤膜和超滤膜为核心部件的膜生物反应器(MBR)技术是环境工程 中污水处理与水资源回用领域的新技术，它是一种将高效膜分离工艺与传统 活性污泥法相结合的新型污水处理方法，可广泛应用于市政污水和多种有机 工业废水处理。在MBR工艺中大规模采用了微滤膜或超滤膜，但对它们的 孔径均有特定的要求，因此就需要对滤膜的孔径进行测定。
泡点法是用来测试滤膜的孔径尺寸的一种方法，适用于测定0.01 u m以 上孔径范围。这种方法主要是测定将空气吹过充满液体的滤膜所需的压力。 如图1所示，为通过泡点法进行测试的现有的泡点测定仪，其中，气泡室中 滤膜4的上面与液体3(比如水)接触，液体3使滤膜4润湿，此时所有的 孔都充满液体3。气泡室(图中未标示)中滤膜4的底部与气室相连，当逐 渐增大气室中的空气压力到一定值时，空气会通过滤膜4，在气泡室中出现 气泡。此时的气体压力与滤膜4的孔半径之间的关系由Laplace方程[rp=2 Ycos0 /P]确定。其中，r为滤膜4的孔半径(um)， Y为液体3表面张 力(N/m)， P为气体压力(Pa)， e为液体3和滤膜4的接触角。测试滤膜4孔径的泡点测定仪即依照上述原理制成。具体为先测定出现气泡时的空
气压力，然后依据Laplace方程计算出孔径。该泡点测定仪的主要器件有压 力空气源、气压表2和放置滤膜4和液体3的气泡室。
现有的泡点测定仪的测试方法如图1所示，打开进气阀1，逐渐加大通 入气泡室的气压。当滤膜4上方的液体3中出现第一泡点时随即读出气压表 2上的指针压力值。为了精确读出气压表2的读数，通常需要两名测试人员 一起完成，其中第一名测试人员调节进气阀1，同时观察气泡室内的滤膜4 上部气泡的出现，第二名测试人员则负责观看气压表2，第一名测试人员在 观察到气泡出现时，告知第二名测试人员读出此时气压表2显示的相应压力 值。
MBR工艺以前常采用较小孔径的微滤膜， 一般为0.1 0.4"m，其孔径 分布较集中，通常在某气压时即出现大量气泡，依据Laplace方程可获得滤 膜的孔径数值。但随着MBR开发工艺的日益提高，目前MBR工艺已大量 采用具有较大孔径的超滤膜。此种较大孔径的超滤膜的结构特点为，在滤膜 表面存在少量较大孔径的微孔，比如孔径为0.1 0.2nm，及大量孔径较小 的微孔，比如孔径为0.01 0.1um。因此，在对MBR专用的超滤膜进行检 测时，须测定出超滤膜表面的最大孔径和出现大量气泡点时的平均孔径这两 种情况下各自相应的气压值，才能较完整的表征该超滤膜的结构参数。因此， 在用现有的泡点测定仪进行MBR专用的超滤膜的泡点测定时必须要两名操 作者分别观测，才能获得超滤膜表面的最大孔径和出现大量泡点时的平均孔 径这两种情况下各对应的气压值，但因两名测试人员配合一致的程度，得到 的测试结果往往也并不精确。另外需要两名测试人员操作，这无疑也造成了 人力的浪费和测试效率的低下。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有泡点孔径测定仪在对 MBR专用的超滤膜孔径测试时，需要两名测试人员才能同步完成、且测试 精度不高的缺陷，而提供一种仅需一名测试人员即可精确完成MBR专用的超滤膜和微滤膜孔径测试的滤膜孔径测定仪。
本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的 一种滤膜孔径测定仪，其包括依次气连接的一进气阀、 一第一气压表及 一气泡室，其特点在于，其还包括 一与该第一气压表串接的第一气路开关 控制装置、相互串接的一第二气路开关控制装置及一气压检测装置，串接的 该气压检测装置、该第二气路开关控制装置与该第一气压表、该第一气路开 关控制装置并接于该进气阀与气泡室之间。
其中，该第一气路开关控制装置为第一截止阀。
其中，该气压检测装置为第二气压表。
其中，该第二气路开关控制装置为第二截止阀。
其中，该气泡室内设有若干液体，该气泡室内的底部水平置有一滤膜。 其中，该滤膜为一超滤膜或者一微滤膜。
其中，该滤膜孔径测定仪还包括一压縮气源，该进气阀与该压縮气源相 串接。
本实用新型的积极进步效果在于
1、 本实用新型的滤膜孔径测定仪，可以只需一名测试人员即可完成对 微滤膜及MBR专用的超滤膜的泡点测定，且操作轻松简单、测试精确度高。
2、 本实用新型的滤膜孔径测定仪通过对现有的泡点测定仪进行改进， 将气路中的气压表由一个增加到二个，并在二个气压表的进气口各增设了一 个截止阀，使得只需一名测试人员，即可在观察到气泡室的液体中出现第一 气泡及大量泡点时， 一手操作进气阀， 一手关闭第一截止阀或第二截止阀， 从而准确地得到两个压力表在气泡出现时的各自对应的同步压力数值，方 便、精确地完成整个操作过程。
图1为现有技术中的泡点孔径测定仪的结构图。
图2为本实用新型较佳实施例的滤膜孔径测定仪的结构图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
如图2所示，本实用新型的一种滤膜孔径测定仪，其尤其适用于对MBR 专用的超滤膜孔径的测试。其主要包括 一压縮气源8、 一进气阀1、 一第 一气压表2、 一第二气压表5和一气泡室9。其中，第一气压表2通过第一 截止阀6，第二气压表5通过第二截止阀7分别与进气阀1、气泡室9形成 两串联支路。相互串联的第一气压表2、第一截止阀6与相互串联的第二气 压表5、第二截止阀7并接在进气阀1与气泡室9之间。气泡室9内盛有若 干液体3，比如水。在气泡室9底部水平放置有一滤膜4，滤膜4浸泡在液 体3内，该滤膜4通常为MBR专用的较大孔径的超滤膜，也可以是较小孔 径的微滤膜。本测定仪通过进气阀1将压縮气源8同时接入并联的第一气压 表2、第二气压表5，并经第一气压表2、第二气压表5均通入气泡室9。为 了实现在气泡室9观察到出现第一个气泡和出现大量泡点时各自对应的压力 值，本实用新型的滤膜孔径测定仪在第一气压表2、第二压力表5各自的进 气口分别串接入一第一截止阀6和第二截止阀7。这样，就可以实现对压力 表上显示的压力读数的锁定，从而仅需一名测试人员即可以在观察气泡室9 的液体3中出现第一气泡的同时， 一手操作进气阀l， 一手关闭第一截止阀 6，并在观察到气泡室9的液体3中出现大量泡点时关闭第二截止阀7，从而 使第一气压表2或第二气压表5的指针静止于相应的压力读数位置，然后再 读出各自的压力数，最终实现精确的测试过程。
如图2所示，本实用新型的滤膜孔径测定仪的操作过程如下
1) 、在气泡室9中装入待测定的滤膜4，并在气泡室9中加入某种液体 3,比如水，使滤膜4浸泡于液体3中。
2) 、缓慢打开进气阀l，此时第一气压表2和第二气压表5的指针读数 均同步上升。3) 、当观察到气泡室9的液体3中出现第一个气泡时，即关闭第一截止 阀6，此时第一气压表2的指针即静止于相应的压力值位置；当观察到气泡 室9的液体3中出现大量气泡时，关闭第二截止阀7，第二气压表5的指针 也静止于相应的压力值位置，这样就得到第一个气泡出现时及出现大量泡点 时所对应的第一泡点压力值和平均泡点压力值，且得到的压力读数准确度极 高。
4) 、由第一压力表2和第二压力表5的指针各自显示的压力读数，依据 Laplace方程rp=2 Y cos e / P可计算出相应的滤膜4最大孔的孔径和平均孔 的孔径值。
5) 、在操作步骤2)、步骤3)的过程中，测试人员在观察气泡室9的液 体3中是否出现气泡的同时，可以一只手操作进气阀l，另一只手关闭第一 截止阀6的阀门或第二截止阀7的阀门，从而锁定第一气压表2和第二气压 表5上的指针显示位置，然后再进行压力读数，轻松方便、准确地完成了整 个测试操作过程。
表1为采用本实用新型的滤膜孔径测定仪进行MBR专用的超滤膜孔径 测试时得到的一组测试结果。
表1
测试次数滤膜编号第一泡点压力 (单位MPa)平均泡点压力 (单位MPa)
10804050.1070.157
20804220.1170.179
30805160.0990.144
40806120.1020.162
0806170.1280.193
60806250.1050.174
70807220.1480.213
80807240.1300,190
7测试结果表明，通常出现第一个气泡时第一气压表2显示的第一泡点压
力值取大于0.1 MPa，出现大量泡点时第二气压表5显示的平均泡点压力值 取大于0.15MPa时，测试更为精确。
本实用新型的滤膜孔径测定仪采用先关闭气压表截止阀的阀门以固定 气压表上的压力指针位置后，再进行压力读数，使本实用新型的滤膜孔径测 定仪较佳地适用于对MBR专用的超滤膜的孔径测试，且操作简便、轻松， 测试精度高。另一方面，本滤膜孔径测定仪在使用时，将现有的测试人员由 二人减为一人，极大地节约了人力成本，提高了测试效率。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应 当理解，上述的测试数据及实施方式仅是举例说明，在不背离本实用新型的 原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本 实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
权利要求1、一种滤膜孔径测定仪，其包括依次气连接的一进气阀、一第一气压表及一气泡室，其特征在于，其还包括一与该第一气压表串接的第一气路开关控制装置、相互串接的一第二气路开关控制装置及一气压检测装置，其中，串接的该气压检测装置、该第二气路开关控制装置与该第一气压表、该第一气路开关控制装置并接于该进气阀与气泡室之间。
2、 如权利要求1所述的滤膜孔径测定仪，其特征在于，该第一气路开 关控制装置为第一截止阀。
3、 如权利要求1所述的滤膜孔径测定仪，其特征在于，该气压检测装 置为第二气压表。
4、 如权利要求1所述的滤膜孔径测定仪，其特征在于，该第二气路开关控制装置为第二截止阀。
5、 如权利要求1 4中任意一项所述的滤膜孔径测定仪，其特征在于， 该气泡室内设有若干液体，该气泡室内的底部水平置有一滤膜。
6、 如权利要求5所述的滤膜孔径测定仪，其特征在于，该滤膜为一超 滤膜或者一微滤膜。
7、 如权利要求6所述的滤膜孔径测定仪，其特征在于，其还包括一压 縮气源，该进气阀与该压縮气源相串接。
专利摘要本实用新型公开了一种滤膜孔径测定仪，其包括依次气连接的一进气阀、一第一气压表及一气泡室，其还包括一与该第一气压表串接的第一气路开关控制装置、相互串接的一第二气路开关控制装置及一气压检测装置，串接的该气压检测装置、该第二气路开关控制装置与该第一气压表、该第一气路开关控制装置并接于该进气阀与气泡室之间。采用本实用新型，即可精确完成对MBR专用的超滤膜或者微滤膜的孔径测试，采用本装置，仅需一名测试人员即可完成操作，大大提高了测试效率且操作轻松，测试精确度高。
文档编号G01B13/08GK201262547SQ20082015333
公开日2009年6月24日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年9月23日
发明者刘忠英, 梁国明, 楼福乐 申请人:中国科学院上海应用物理研究所
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