專利名稱：濾膜孔徑測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種濾膜孔徑測試的儀器，特別涉及一種僅需一名測試 人員即可完成對包括膜生物反應(yīng)器專用的超濾膜在內(nèi)的濾膜進(jìn)行氣泡觀測、 并精確進(jìn)行泡點孔徑測定的濾膜孔徑測定儀。
背景技術(shù)：
微濾膜是由大孔構(gòu)成的多孔介質(zhì)，超濾膜是具有中孔皮層的多孔介質(zhì)， 孔徑是這兩種濾膜的一項基本特性參數(shù)，決定著其應(yīng)用領(lǐng)域或使用項目，因 此測定這兩種濾膜的孔徑大小是濾膜研制和生產(chǎn)單位都必須進(jìn)行的常規(guī)測 試內(nèi)容。
以微濾膜和超濾膜為核心部件的膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)是環(huán)境工程 中污水處理與水資源回用領(lǐng)域的新技術(shù)，它是一種將高效膜分離工藝與傳統(tǒng) 活性污泥法相結(jié)合的新型污水處理方法，可廣泛應(yīng)用于市政污水和多種有機(jī) 工業(yè)廢水處理。在MBR工藝中大規(guī)模采用了微濾膜或超濾膜，但對它們的 孔徑均有特定的要求，因此就需要對濾膜的孔徑進(jìn)行測定。
泡點法是用來測試濾膜的孔徑尺寸的一種方法，適用于測定0.01 u m以 上孔徑范圍。這種方法主要是測定將空氣吹過充滿液體的濾膜所需的壓力。 如圖1所示，為通過泡點法進(jìn)行測試的現(xiàn)有的泡點測定儀，其中，氣泡室中 濾膜4的上面與液體3(比如水)接觸，液體3使濾膜4潤濕，此時所有的 孔都充滿液體3。氣泡室(圖中未標(biāo)示)中濾膜4的底部與氣室相連，當(dāng)逐 漸增大氣室中的空氣壓力到一定值時，空氣會通過濾膜4，在氣泡室中出現(xiàn) 氣泡。此時的氣體壓力與濾膜4的孔半徑之間的關(guān)系由Laplace方程[rp=2 Ycos0 /P]確定。其中，r為濾膜4的孔半徑(um)， Y為液體3表面張 力(N/m)， P為氣體壓力(Pa)， e為液體3和濾膜4的接觸角。測試濾膜4孔徑的泡點測定儀即依照上述原理制成。具體為先測定出現(xiàn)氣泡時的空
氣壓力，然后依據(jù)Laplace方程計算出孔徑。該泡點測定儀的主要器件有壓 力空氣源、氣壓表2和放置濾膜4和液體3的氣泡室。
現(xiàn)有的泡點測定儀的測試方法如圖1所示，打開進(jìn)氣閥1，逐漸加大通 入氣泡室的氣壓。當(dāng)濾膜4上方的液體3中出現(xiàn)第一泡點時隨即讀出氣壓表 2上的指針壓力值。為了精確讀出氣壓表2的讀數(shù)，通常需要兩名測試人員 一起完成，其中第一名測試人員調(diào)節(jié)進(jìn)氣閥1，同時觀察氣泡室內(nèi)的濾膜4 上部氣泡的出現(xiàn)，第二名測試人員則負(fù)責(zé)觀看氣壓表2，第一名測試人員在 觀察到氣泡出現(xiàn)時，告知第二名測試人員讀出此時氣壓表2顯示的相應(yīng)壓力 值。
MBR工藝以前常采用較小孔徑的微濾膜， 一般為0.1 0.4"m，其孔徑 分布較集中，通常在某氣壓時即出現(xiàn)大量氣泡，依據(jù)Laplace方程可獲得濾 膜的孔徑數(shù)值。但隨著MBR開發(fā)工藝的日益提高，目前MBR工藝已大量 采用具有較大孔徑的超濾膜。此種較大孔徑的超濾膜的結(jié)構(gòu)特點為，在濾膜 表面存在少量較大孔徑的微孔，比如孔徑為0.1 0.2nm，及大量孔徑較小 的微孔，比如孔徑為0.01 0.1um。因此，在對MBR專用的超濾膜進(jìn)行檢 測時，須測定出超濾膜表面的最大孔徑和出現(xiàn)大量氣泡點時的平均孔徑這兩 種情況下各自相應(yīng)的氣壓值，才能較完整的表征該超濾膜的結(jié)構(gòu)參數(shù)。因此， 在用現(xiàn)有的泡點測定儀進(jìn)行MBR專用的超濾膜的泡點測定時必須要兩名操 作者分別觀測，才能獲得超濾膜表面的最大孔徑和出現(xiàn)大量泡點時的平均孔 徑這兩種情況下各對應(yīng)的氣壓值，但因兩名測試人員配合一致的程度，得到 的測試結(jié)果往往也并不精確。另外需要兩名測試人員操作，這無疑也造成了 人力的浪費和測試效率的低下。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有泡點孔徑測定儀在對 MBR專用的超濾膜孔徑測試時，需要兩名測試人員才能同步完成、且測試 精度不高的缺陷，而提供一種僅需一名測試人員即可精確完成MBR專用的超濾膜和微濾膜孔徑測試的濾膜孔徑測定儀。
本實用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的 一種濾膜孔徑測定儀，其包括依次氣連接的一進(jìn)氣閥、 一第一氣壓表及 一氣泡室，其特點在于，其還包括 一與該第一氣壓表串接的第一氣路開關(guān) 控制裝置、相互串接的一第二氣路開關(guān)控制裝置及一氣壓檢測裝置，串接的 該氣壓檢測裝置、該第二氣路開關(guān)控制裝置與該第一氣壓表、該第一氣路開 關(guān)控制裝置并接于該進(jìn)氣閥與氣泡室之間。
其中，該第一氣路開關(guān)控制裝置為第一截止閥。
其中，該氣壓檢測裝置為第二氣壓表。
其中，該第二氣路開關(guān)控制裝置為第二截止閥。
其中，該氣泡室內(nèi)設(shè)有若干液體，該氣泡室內(nèi)的底部水平置有一濾膜。 其中，該濾膜為一超濾膜或者一微濾膜。
其中，該濾膜孔徑測定儀還包括一壓縮氣源，該進(jìn)氣閥與該壓縮氣源相 串接。
本實用新型的積極進(jìn)步效果在于
1、 本實用新型的濾膜孔徑測定儀，可以只需一名測試人員即可完成對 微濾膜及MBR專用的超濾膜的泡點測定，且操作輕松簡單、測試精確度高。
2、 本實用新型的濾膜孔徑測定儀通過對現(xiàn)有的泡點測定儀進(jìn)行改進(jìn)， 將氣路中的氣壓表由一個增加到二個，并在二個氣壓表的進(jìn)氣口各增設(shè)了一 個截止閥，使得只需一名測試人員，即可在觀察到氣泡室的液體中出現(xiàn)第一 氣泡及大量泡點時， 一手操作進(jìn)氣閥， 一手關(guān)閉第一截止閥或第二截止閥， 從而準(zhǔn)確地得到兩個壓力表在氣泡出現(xiàn)時的各自對應(yīng)的同步壓力數(shù)值，方 便、精確地完成整個操作過程。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的泡點孔徑測定儀的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實用新型較佳實施例的濾膜孔徑測定儀的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式

下面舉個較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。
如圖2所示，本實用新型的一種濾膜孔徑測定儀，其尤其適用于對MBR 專用的超濾膜孔徑的測試。其主要包括 一壓縮氣源8、 一進(jìn)氣閥1、 一第 一氣壓表2、 一第二氣壓表5和一氣泡室9。其中，第一氣壓表2通過第一 截止閥6，第二氣壓表5通過第二截止閥7分別與進(jìn)氣閥1、氣泡室9形成 兩串聯(lián)支路。相互串聯(lián)的第一氣壓表2、第一截止閥6與相互串聯(lián)的第二氣 壓表5、第二截止閥7并接在進(jìn)氣閥1與氣泡室9之間。氣泡室9內(nèi)盛有若 干液體3，比如水。在氣泡室9底部水平放置有一濾膜4，濾膜4浸泡在液 體3內(nèi)，該濾膜4通常為MBR專用的較大孔徑的超濾膜，也可以是較小孔 徑的微濾膜。本測定儀通過進(jìn)氣閥1將壓縮氣源8同時接入并聯(lián)的第一氣壓 表2、第二氣壓表5，并經(jīng)第一氣壓表2、第二氣壓表5均通入氣泡室9。為 了實現(xiàn)在氣泡室9觀察到出現(xiàn)第一個氣泡和出現(xiàn)大量泡點時各自對應(yīng)的壓力 值，本實用新型的濾膜孔徑測定儀在第一氣壓表2、第二壓力表5各自的進(jìn) 氣口分別串接入一第一截止閥6和第二截止閥7。這樣，就可以實現(xiàn)對壓力 表上顯示的壓力讀數(shù)的鎖定，從而僅需一名測試人員即可以在觀察氣泡室9 的液體3中出現(xiàn)第一氣泡的同時， 一手操作進(jìn)氣閥l， 一手關(guān)閉第一截止閥 6，并在觀察到氣泡室9的液體3中出現(xiàn)大量泡點時關(guān)閉第二截止閥7，從而 使第一氣壓表2或第二氣壓表5的指針靜止于相應(yīng)的壓力讀數(shù)位置，然后再 讀出各自的壓力數(shù)，最終實現(xiàn)精確的測試過程。
如圖2所示，本實用新型的濾膜孔徑測定儀的操作過程如下
1) 、在氣泡室9中裝入待測定的濾膜4，并在氣泡室9中加入某種液體 3,比如水，使濾膜4浸泡于液體3中。
2) 、緩慢打開進(jìn)氣閥l，此時第一氣壓表2和第二氣壓表5的指針讀數(shù) 均同步上升。3) 、當(dāng)觀察到氣泡室9的液體3中出現(xiàn)第一個氣泡時，即關(guān)閉第一截止 閥6，此時第一氣壓表2的指針即靜止于相應(yīng)的壓力值位置；當(dāng)觀察到氣泡 室9的液體3中出現(xiàn)大量氣泡時，關(guān)閉第二截止閥7，第二氣壓表5的指針 也靜止于相應(yīng)的壓力值位置，這樣就得到第一個氣泡出現(xiàn)時及出現(xiàn)大量泡點 時所對應(yīng)的第一泡點壓力值和平均泡點壓力值，且得到的壓力讀數(shù)準(zhǔn)確度極 高。
4) 、由第一壓力表2和第二壓力表5的指針各自顯示的壓力讀數(shù)，依據(jù) Laplace方程rp=2 Y cos e / P可計算出相應(yīng)的濾膜4最大孔的孔徑和平均孔 的孔徑值。
5) 、在操作步驟2)、步驟3)的過程中，測試人員在觀察氣泡室9的液 體3中是否出現(xiàn)氣泡的同時，可以一只手操作進(jìn)氣閥l，另一只手關(guān)閉第一 截止閥6的閥門或第二截止閥7的閥門，從而鎖定第一氣壓表2和第二氣壓 表5上的指針顯示位置，然后再進(jìn)行壓力讀數(shù)，輕松方便、準(zhǔn)確地完成了整 個測試操作過程。
表1為采用本實用新型的濾膜孔徑測定儀進(jìn)行MBR專用的超濾膜孔徑 測試時得到的一組測試結(jié)果。
表1
測試次數(shù)濾膜編號第一泡點壓力 (單位MPa)平均泡點壓力 (單位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測試結(jié)果表明，通常出現(xiàn)第一個氣泡時第一氣壓表2顯示的第一泡點壓
力值取大于0.1 MPa，出現(xiàn)大量泡點時第二氣壓表5顯示的平均泡點壓力值 取大于0.15MPa時，測試更為精確。
本實用新型的濾膜孔徑測定儀采用先關(guān)閉氣壓表截止閥的閥門以固定 氣壓表上的壓力指針位置后，再進(jìn)行壓力讀數(shù)，使本實用新型的濾膜孔徑測 定儀較佳地適用于對MBR專用的超濾膜的孔徑測試，且操作簡便、輕松， 測試精度高。另一方面，本濾膜孔徑測定儀在使用時，將現(xiàn)有的測試人員由 二人減為一人，極大地節(jié)約了人力成本，提高了測試效率。
雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)理解，上述的測試數(shù)據(jù)及實施方式僅是舉例說明，在不背離本實用新型的 原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改。因此，本 實用新型的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求1、一種濾膜孔徑測定儀，其包括依次氣連接的一進(jìn)氣閥、一第一氣壓表及一氣泡室，其特征在于，其還包括一與該第一氣壓表串接的第一氣路開關(guān)控制裝置、相互串接的一第二氣路開關(guān)控制裝置及一氣壓檢測裝置，其中，串接的該氣壓檢測裝置、該第二氣路開關(guān)控制裝置與該第一氣壓表、該第一氣路開關(guān)控制裝置并接于該進(jìn)氣閥與氣泡室之間。
2、 如權(quán)利要求1所述的濾膜孔徑測定儀，其特征在于，該第一氣路開 關(guān)控制裝置為第一截止閥。
3、 如權(quán)利要求1所述的濾膜孔徑測定儀，其特征在于，該氣壓檢測裝 置為第二氣壓表。
4、 如權(quán)利要求1所述的濾膜孔徑測定儀，其特征在于，該第二氣路開關(guān)控制裝置為第二截止閥。
5、 如權(quán)利要求1 4中任意一項所述的濾膜孔徑測定儀，其特征在于， 該氣泡室內(nèi)設(shè)有若干液體，該氣泡室內(nèi)的底部水平置有一濾膜。
6、 如權(quán)利要求5所述的濾膜孔徑測定儀，其特征在于，該濾膜為一超 濾膜或者一微濾膜。
7、 如權(quán)利要求6所述的濾膜孔徑測定儀，其特征在于，其還包括一壓 縮氣源，該進(jìn)氣閥與該壓縮氣源相串接。
專利摘要本實用新型公開了一種濾膜孔徑測定儀，其包括依次氣連接的一進(jìn)氣閥、一第一氣壓表及一氣泡室，其還包括一與該第一氣壓表串接的第一氣路開關(guān)控制裝置、相互串接的一第二氣路開關(guān)控制裝置及一氣壓檢測裝置，串接的該氣壓檢測裝置、該第二氣路開關(guān)控制裝置與該第一氣壓表、該第一氣路開關(guān)控制裝置并接于該進(jìn)氣閥與氣泡室之間。采用本實用新型，即可精確完成對MBR專用的超濾膜或者微濾膜的孔徑測試，采用本裝置，僅需一名測試人員即可完成操作，大大提高了測試效率且操作輕松，測試精確度高。
文檔編號G01B13/08GK201262547SQ20082015333
公開日2009年6月24日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者劉忠英, 梁國明, 樓福樂 申請人:中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所