本實(shí)用新型屬于微藻浮選技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)如今經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，能源需求不斷增加，化石燃料將無法滿足人類的正常需求，開發(fā)可持續(xù)生產(chǎn)的化石代替燃料成為未來能源發(fā)展的主導(dǎo)方向。能源微藻制取生物柴油，作為一種新興的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)，過去十年得到了廣泛持續(xù)的關(guān)注，成為生物能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。藻類作為一種重要的可再生資源，具有分布廣、生物量大、光合效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生長周期短、油脂含量高和環(huán)境友好等突出特點(diǎn)。藻類尤其是微型藻類將會成為提供新能源和新資源的重要生物質(zhì)。據(jù)研究，在微藻產(chǎn)業(yè)鏈中浮選環(huán)節(jié)所消耗的成本占整個生產(chǎn)成本的20％～30％，大規(guī)模低能耗高效經(jīng)濟(jì)連續(xù)浮選己成為微藻的工業(yè)應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，因此研究和發(fā)展新型分離方法與技術(shù)，降低浮選成本與能耗，提高微藻產(chǎn)品品質(zhì)以適應(yīng)微藻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的要求壓迫在眉捷。

微藻浮選過程中，微藻與氣泡的粘附能力，是決定微藻浮選效率的關(guān)鍵，而微藻的粘附能力是由其表面自由能決定的。對于親水性的微藻，由于在氣泡與水之間更容易與水相互粘附，因此，直接進(jìn)行浮選效果是很差的，需要添加合適的浮選劑改變其微藻表面自由能，使微藻更容易與氣泡粘附，獲得較高的浮選效率。但是，目前還沒有基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，對微藻表面自由能和浮選效率之間的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測，從而準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測微藻在不同表面自由能下的浮選效率為微藻浮選條件提供依據(jù)。因此需要一種操作簡便、實(shí)現(xiàn)方便且使用效果好的基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，能夠預(yù)測浮選效率和微藻表面自由能之間的關(guān)系，準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測微藻在不同表面自由能下的浮選效率，為微藻浮選工業(yè)中快速選擇高效率浮選條件提供依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、操作簡便且使用效果好，能夠預(yù)測浮選效率和微藻表面自由能之間的關(guān)系，且準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測微藻在不同表面自由能下的浮選效率，為微藻浮選工業(yè)中快速選擇高效率浮選條件提供依據(jù)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，其特征在于：包括控制器、對微藻和探測液接觸角進(jìn)行檢測的接觸角檢測模塊和對微藻Zeta電位進(jìn)行檢測的Zeta電位測量儀，以及與控制器相接的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，所述控制器的輸入端接有定時器、對浮選槽充氣流量進(jìn)行實(shí)時檢測的空氣流量計(jì)和對微藻液的PH值進(jìn)行檢測的PH檢測計(jì)，所述控制器的輸出端接有顯示器、對微藻液進(jìn)行攪拌的攪拌模塊和對微藻液進(jìn)行離心處理的離心模塊，所述接觸角檢測模塊包括采集微藻探測液測定樣本圖像的攝像機(jī)和與攝像機(jī)輸出端相接的圖像采集模塊，所述圖像采集模塊與控制器相接。

上述的一種基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，其特征在于：還包括存儲器和參數(shù)設(shè)置模塊，所述存儲器和參數(shù)設(shè)置模塊均與控制器相接。

上述的一種基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備為計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)通信模塊和控制器進(jìn)行雙向通信。

上述的一種基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，其特征在于：所述Zeta電位測量儀包括用于產(chǎn)生激光的激光發(fā)生裝置和用于檢測微藻Zeta電位的探測針。

上述的一種基于微藻表面特性的微藻浮選效率預(yù)測裝置，其特征在于：所述數(shù)據(jù)通信模塊為RS232串口通信接口電路或者RS485串口通信接口電路。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、所采用的微藻浮選效率預(yù)測裝置結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理且投入成本較低、且安裝布設(shè)方便。

2、所采用的微藻浮選效率預(yù)測裝置功能全面，通過設(shè)置接觸角檢測模塊對微藻和探測液接觸角進(jìn)行檢測，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理設(shè)備得到微藻表面自由能，通過設(shè)置Zeta電位測量儀對微藻Zeta電位進(jìn)行檢測，并根據(jù)微藻Zeta電位選擇浮選劑，通過設(shè)置PH檢測計(jì)，可檢測微藻液的PH值，通過設(shè)置離心模塊實(shí)現(xiàn)微藻液的離心處理，便于微藻和探測液接觸角的檢測；通過設(shè)置攪拌模塊實(shí)現(xiàn)微藻液的攪拌避免微藻沉淀，通過設(shè)置空氣流量計(jì)對所述浮選槽的充氣流量進(jìn)行實(shí)時檢測，保證浮選槽的充氣流量滿足要求，保證微藻的浮選效果；通過設(shè)置定時器保證攝像機(jī)采集設(shè)定時間的微藻探測液測定樣本圖像，避免探測液剛滴在藻坪上的抖動，又能避免探測液重力的影響，提高微藻和探測液接觸角的檢測準(zhǔn)確性。

3、所采用的微藻浮選效率預(yù)測裝置操作簡便，通過攝像機(jī)對微藻探測液測定樣本圖像進(jìn)行實(shí)時采集，通過數(shù)據(jù)采集模塊和控制器發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行處理，得到微藻和探測液接觸角，根據(jù)微藻和探測液接觸角得到微藻表面自由能，通過微藻浮選得到浮選效率，從而能夠預(yù)測浮選效率和微藻表面自由能之間的關(guān)系，為微藻浮選工業(yè)中快速選擇高效率浮選條件提供依據(jù)。

4、所采用的微藻浮選效率預(yù)測裝置，能對微藻液的PH值和充氣流量進(jìn)行實(shí)時檢測，且能夠?qū)嚢枘K的攪拌時間、離心處理的轉(zhuǎn)速和離心處理的時間進(jìn)行實(shí)時控制，實(shí)現(xiàn)對微藻浮選效率預(yù)測裝置的智能控制，最大程度地滿足操作需求。

綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計(jì)合理、操作簡便且使用效果好，能夠預(yù)測浮選效率和微藻表面自由能之間的關(guān)系，準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測微藻在不同表面自由能下的浮選效率，為微藻浮選工業(yè)中快速選擇高效率浮選條件提供依據(jù)。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—控制器； 2—空氣流量計(jì)； 3—攝像機(jī)；

4—圖像采集模塊； 5—Zeta電位測量儀； 6—定時器；

7—攪拌模塊； 8—顯示器； 9—存儲器；

10—參數(shù)設(shè)置模塊； 11—離心模塊； 12—數(shù)據(jù)通信模塊；

13—計(jì)算機(jī)； 14—PH檢測計(jì)。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)用新型包括控制器1、對微藻和探測液接觸角進(jìn)行檢測的接觸角檢測模塊和對微藻Zeta電位進(jìn)行檢測的Zeta電位測量儀5，以及與控制器1相接的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，所述控制器1的輸入端接有定時器6、對浮選槽充氣流量進(jìn)行實(shí)時檢測的空氣流量計(jì)2和對微藻液的PH值進(jìn)行檢測的PH檢測計(jì)14，所述控制器1的輸出端接有對微藻液進(jìn)行攪拌的攪拌模塊7、對微藻液進(jìn)行離心處理的離心模塊11和顯示器8，所述接觸角檢測模塊包括采集微藻探測液測定樣本圖像的攝像機(jī)3和與攝像機(jī)3輸出端相接的圖像采集模塊4，所述圖像采集模塊4與控制器1相接。

本實(shí)施例中，還包括存儲器9和參數(shù)設(shè)置模塊10，所述存儲器9和參數(shù)設(shè)置模塊10均與控制器1相接。

本實(shí)施例中，其特征在于：所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備為計(jì)算機(jī)13，所述計(jì)算機(jī)13通過數(shù)據(jù)通信模塊12和控制器1進(jìn)行雙向通信。

本實(shí)施例中，所述Zeta電位測量儀5包括用于產(chǎn)生激光的激光發(fā)生裝置和用于檢測微藻Zeta電位的探測針。

本實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)通信模塊12為RS232串口通信接口電路或者RS485串口通信接口電路。

本實(shí)施例中，所述探測液包括去離子水、乙二醇和二碘甲烷。

本實(shí)用新型具體實(shí)施時，通過參數(shù)設(shè)置模塊10預(yù)先設(shè)定充氣流量設(shè)定值、離心轉(zhuǎn)動速度、離心處理時間和攪拌時間，將微藻液用去離子水洗滌兩次，再向洗滌后的微藻液中加入HCL溶液或者NaOH溶液，通過PH檢測計(jì)14對洗滌后的微藻液的PH值進(jìn)行實(shí)時檢測并將檢測到的洗滌后的微藻液PH值發(fā)送至控制器1，使洗滌后的微藻液的PH值為5～10，得到待處理微藻液；再將待處理微藻液放入盛有去離子水的離心杯中，將離心杯置入離心模塊11進(jìn)行離心處理，且使離心模塊11滿足預(yù)先設(shè)定的離心轉(zhuǎn)動速度和離心處理時間，得到離心處理后的待處理微藻液，然后將待處理微藻液制成藻坪，采用所述注射器將探測液滴在制成的藻坪上，得到微藻探測液測定樣本，當(dāng)達(dá)到定時器6設(shè)定的時間時，攝像機(jī)3對微藻探測液測定樣本的圖像進(jìn)行采集，并將采集到的微藻探測液測定樣本圖像通過數(shù)據(jù)采集模塊4和控制器1發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備進(jìn)行處理，所述數(shù)據(jù)處理設(shè)備經(jīng)過處理得到微藻和探測液接觸角，并將檢測到的微藻和探測液接觸角發(fā)送至控制器1，且通過顯示器8對微藻和探測液接觸角進(jìn)行同步顯示，通過改變探測液和微藻液的PH值，從而獲得多個微藻和探測液接觸角，控制器1將接收到的多個微藻和探測液接觸角通過數(shù)據(jù)通信模塊12發(fā)送至計(jì)算機(jī)13，經(jīng)過計(jì)算機(jī)13處理得到微藻液的不同PH值時微藻表面自由能。

Zeta電位測量儀5對微藻Zeta電位進(jìn)行檢測，并將檢測到的微藻Zeta電位發(fā)送至控制器1，同時通過顯示器8對微藻Zeta電位進(jìn)行同步顯示，并根據(jù)微藻Zeta電位選擇浮選劑十六烷基三甲基溴化銨，將微藻液放入攪拌模塊7按照預(yù)先設(shè)定的攪拌時間進(jìn)行攪拌后并放入浮選槽中，再向所述浮選槽中添加HCL溶液或者NaOH溶液，通過PH檢測計(jì)14對所述浮選槽中微藻液的PH值進(jìn)行實(shí)時檢測并將檢測到的所述浮選槽中微藻液的PH值發(fā)送至控制器1，使所述浮選槽中微藻液的PH值為5～10，然后向所述浮選槽中添加浮選劑十六烷基三甲基溴化銨，調(diào)節(jié)所述浮選槽轉(zhuǎn)動進(jìn)行攪拌后向所述浮選槽充氣，通過空氣流量計(jì)2對充氣流量進(jìn)行實(shí)時檢測并將檢測到的充氣流量發(fā)送至控制器1，使所述浮選槽的充氣流量滿足充氣流量設(shè)定值，邊攪拌邊充氣進(jìn)行浮選，經(jīng)過計(jì)算機(jī)13的處理得到浮選效率，通過改變所述浮選槽中微藻液的PH值，從而獲得多個浮選效率，最后計(jì)算機(jī)13將得到的多個微藻表面自由能和多個浮選效率進(jìn)行處理，得到微藻表面自由能和浮選效率之間的關(guān)系曲線和表達(dá)式，因此，能夠預(yù)測浮選效率和微藻表面自由能之間的關(guān)系，且準(zhǔn)確、可靠地預(yù)測微藻在不同表面自由能下的浮選效率，為微藻浮選工業(yè)中快速選擇高效率浮選條件提供依據(jù)。

以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。