[發明專利]一種正向滲透膜水處理教學實驗裝置與方法

在審

• 申請號: 202110333204.7
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112908129A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 葛碧洲;牛魯豫;蘇含笑;李沛鴻;馬可穎;劉晏晨;王展鵬;袁海昱;李明
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G09B23/24
• 分類號: G09B23/24
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種正向滲透膜水處理教學實驗裝置，包括原料液量杯、汲取液量杯、蠕動泵一、蠕動泵二和膜組件，膜組件由正向滲透膜及其夾具構成，原料液量杯、蠕動泵一與膜組件的一側膜室空腔形成回路，汲取液量杯、蠕動泵二與膜組件的另一側膜室空腔形成回路，蠕動泵一連接有電導儀一和光度計，蠕動泵二連接有電導儀二和壓力計，原料液量杯下輔設有電子天平，各測量設備連接電腦。本發明采用自循環的汲取液處理方式，通過滲透體積、質量變化，以FO膜兩側鹽度、光度、水壓、水溫及流量等多因子的實時數據采集，學習掌握正向滲透膜的工作原理。人體工學設計的裝置設備結構，符合教學實驗對全參數開放，操作直觀，效果顯著說明，安全低耗及高效空間利用的要求。

技術領域

本發明屬于環保、化學化工教學裝置技術領域，特別涉及一種正向滲透膜水處理教學實驗裝置與方法。

背景技術

正向滲透是利用鹽溶液的滲透壓，水分子通過半透膜從化學勢高的地方流向化學勢低的地方這一自然現象。利用高濃度汲取液獲取低濃度原料液中的水分子，實現污水的濃縮減量化處置和處理。正向滲透技術是一項低碳綠色的新技術新材料科技，其獨到的低成本使成為21世紀膜技術材料的研究熱點。該技術具有的低能耗、低工作壓力、低污染和零排放等優勢，在社會生產實踐中，可應用于如海水淡化、飲用水凈化、垃圾滲濾液處理、植物提取液濃縮以及農業肥水灌溉利用等多個領域，在水質的脫鹽處理技術方面具有重要的市場經濟價值。

目前市場上的正向滲透膜技術裝置的應用流程龐雜，尤其對高滲透壓的汲取液濃水的保證，需要特殊的技術工藝和空間障礙，難以應用到課堂實驗教學當中。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種正向滲透膜水處理教學實驗裝置，原料液、汲取液分別在膜組件的膜兩面由泵連續使動，因滲透壓不同，產生水的正向滲透變化，并通過電子天平顯示指出，從而達到對原料液濃縮的減量化處理。本發明體積小，移動性好，可視，操作參數開放可調；部件料液置換方便，數據顯示清晰直觀，適于教學實驗應用。可以滿足學時內的教學實驗要求。并且，實驗效果顯著，臺式設計占地空間小，安全高效，達到了實驗教學的目的和要求。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種正向滲透膜水處理教學實驗裝置，包括原料液量杯9、汲取液量杯10、蠕動泵一1、蠕動泵二2和膜組件11，所述膜組件11由正向滲透膜及其夾具構成，其特征在于，原料液量杯9、蠕動泵一1與膜組件11的一側膜室空腔形成回路，汲取液量杯10、蠕動泵二2與膜組件11的另一側膜室空腔形成回路，所述蠕動泵一1連接有電導儀一3和光度計5，所述蠕動泵二2連接有電導儀二4和壓力計6，所述原料液量杯9下輔設有電子天平7，所述電導儀一3、光度計5、電導儀二4、壓力計6和電子天平7均連接電腦12。

所述汲取液量杯10配置有磁力攪拌器8。

所述正向滲透膜可以制作成平板式或中空纖維狀，所述膜組件11可拆裝，其一側膜室空腔與另一側膜室空腔均分別設置有一個出口和一個進口。

裝置整體采用門型框架結構，膜組件11位于橫梁中間，蠕動泵一1和蠕動泵二2對稱位于膜組件11的兩側，原料液量杯9和汲取液量杯10分別位于橫梁的下方操作空間。

本發明還提供了利用所述正向滲透膜水處理教學實驗裝置的實驗方法，采用固定體積自循環汲取液的工作方式，包括：

蠕動泵一1從原料液量杯9吸取原料液并送入膜組件11的一側膜室空腔(50x100x3mm)，原料液的水分子由所述一側膜室空腔通過正向滲透膜向所述另一側膜室空腔滲透，所述一側膜室空腔的原料液循環持續流向原料液量杯9；

蠕動泵二2從汲取液量杯10吸取汲取液并送入膜組件11的另一側膜室空腔(50x100x3mm)，所述另一側膜室空腔的汲取液以及通過正向滲透膜滲透的水分子循環持續流向汲取液量杯10；