一種交替非均勻電場減緩膜污染實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及減緩膜污染及濃差極化技術(shù)，應(yīng)用交替非均勻電場對裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)的污染進(jìn)行緩解。
【背景技術(shù)】
[0002]膜是一種具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離可以實(shí)現(xiàn)料液中不同組分的分離、提純、濃縮，具有高效、節(jié)能、環(huán)保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特性，因此廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保、化工、能源、水處理，仿生等領(lǐng)域，已成為分離科學(xué)中最重要的手段之一。然而在膜分離技術(shù)廣泛應(yīng)用的同時(shí)卻伴隨著膜污染，膜污染是在膜過濾過程中，料液中的微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子由于與膜存在物理化學(xué)相互作用或者機(jī)械作用而引起的在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞，使得膜滲透量與分離特性產(chǎn)生不可逆變化，膜的使用壽命縮短，極大地影響了膜分離技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。因此，針對膜污染產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的對策，對膜性能的部分或者完全恢復(fù)非常必要。
[0003]中國專利申請?zhí)?00620155007.1的文獻(xiàn)公開了一種超聲場和高壓交流脈沖電場復(fù)合強(qiáng)化的超濾膜分離組件。用于超濾實(shí)驗(yàn)，采用超聲場和高壓交流脈沖電場，設(shè)置上下基板，每個(gè)基板上加工8個(gè)超聲波安裝孔，中間凹槽形成的空腔用于料液的流動(dòng)，上下導(dǎo)電板位于空腔內(nèi)并在空腔內(nèi)形成電場。但是該裝置的上下導(dǎo)電板是固定的，不能實(shí)時(shí)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)與平板膜的距離；其次，高壓脈沖大小和頻率不可調(diào)，不能進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)控；再次，該專利采用的是均勻電場，這是一種比較常用的方法，在效果上卻沒有可以變換雜質(zhì)粒子受力方向的非均勻電場有優(yōu)勢。根據(jù)以上總述，導(dǎo)致該裝置在某些方面還不完善，使用不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有超聲場和高壓交流脈沖電場復(fù)合強(qiáng)化的超濾膜分離組件存在的問題，提供一種交替非均勻電場減緩膜污染實(shí)驗(yàn)裝置，用非均勻的電場，對雜質(zhì)粒子進(jìn)行不同角度的運(yùn)動(dòng)控制，能夠更加有效的減緩膜孔內(nèi)的污染，提高滲透通量。
[0005]本實(shí)用新型一種交替非均勻電場減緩膜污染實(shí)驗(yàn)裝置采用的技術(shù)方案是:包括外部保護(hù)裝置和平板微濾膜，位于平板微濾膜上側(cè)部分是上過濾腔體，位于平板微濾膜下側(cè)部分是下過濾腔體，下過濾腔體與上過濾腔體以平板微濾膜為對稱中心上下對稱，上過濾腔體內(nèi)部設(shè)有針尖電極裝置，針尖電極裝置連接垂直的可調(diào)節(jié)螺桿下端，可調(diào)節(jié)螺桿上端向上伸出外部保護(hù)裝置頂部外；下過濾腔體中設(shè)置平板電極，平板電極通過另一個(gè)可調(diào)節(jié)螺桿與外部保護(hù)裝置底部相連；平板電極經(jīng)過一根導(dǎo)電線連接于脈沖電源發(fā)生器，脈沖電源發(fā)生器經(jīng)另一根導(dǎo)電線連接MCU控制盒，MCU控制盒經(jīng)導(dǎo)線分流器與針尖電極裝置相連；針尖電極裝置具有從左到右布置m行、從前到后布置η列的陣列式針尖電極，每個(gè)針尖電極均連接一根導(dǎo)電線，每一列針尖電極中的m根導(dǎo)電線均經(jīng)一個(gè)中空管后與一個(gè)導(dǎo)線分流器相連，η個(gè)導(dǎo)線分流器均連接于MCU控制盒。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0007]1、本實(shí)用新型利用非均勻的電場，采用交替變化的電場，對膜孔進(jìn)行不同角度的沖刷，使得雜質(zhì)粒子在膜表面與電極之間運(yùn)動(dòng)，能夠防止雜質(zhì)粒子集中在電極表面或者是膜表面，造成電極表面或者膜面的污染。
[0008]2、本實(shí)用新型采用分組的控制器，能夠有效地變換吸附在膜面或者膜孔中雜質(zhì)粒子受力方向，有助于雜質(zhì)粒子的松動(dòng)，減緩膜污染。
[0009]3、本實(shí)用新型可以調(diào)節(jié)針尖電極裝置與平板微濾膜之間的距離、可以調(diào)節(jié)平板電極與平板微濾膜之間的距離，將裝置調(diào)節(jié)至最合理的狀態(tài)，提高實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行效率。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型一種交替非均勻電場減緩膜污染實(shí)驗(yàn)裝置的正視剖面圖；
[0011]圖2是圖1的針尖電極裝置的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖3是圖1的電氣控制圖；
[0013]圖4是圖1中雜質(zhì)粒子在非均勻電場中受力情況分析圖；
[0014]圖5是本實(shí)用新型一種交替非均勻電場減緩膜污染實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法流程圖；
[0015]附圖中的各部分序號及名稱:1、脈沖電源發(fā)生器；2、導(dǎo)電線；3、上入水口 ；4、上過濾腔體；5、取水口 ；6、下入水口 ；7、平板電極；8、固定螺桿；9、可調(diào)節(jié)螺桿；10、螺母；11、墊片；12、裝置外部保護(hù)裝置；13、針尖電極裝置；14、上出水口 ；15、薄膜層及膜墊；16、濾板；17、下過濾腔體；18、下出水口 ；19、中空管；20、螺母；21、中空平板；22、第一列針尖電極；23、膜孔；24、電力線a ;25、電力線b ;26、雜質(zhì)粒子；27、MCU控制盒；28、市電接口 ；29、平板微濾膜；30、導(dǎo)線分流器、31、第二列針尖電極；32、第η列針尖電極。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見圖1，本實(shí)用新型交替非均勻電場減緩膜污染實(shí)驗(yàn)裝置的主體部分是以平板微濾膜29為對稱中心的上下對稱結(jié)構(gòu)。外部保護(hù)裝置12位于整個(gè)裝置主體部分的外部起保護(hù)及固定作用。平板微濾膜29水平地位于整個(gè)裝置的中間部分，將整個(gè)裝置主體部分從體積上均分為上下兩部分。平板微濾膜29由薄膜層及膜墊15、濾板16、取水口 5構(gòu)成，濾板16對附著在其上下表面的薄膜層及膜墊15起支撐作用，濾板16上分布有很多溝槽，能夠?qū)⒔?jīng)由薄膜層及膜墊15過濾后的料液引流到取水口 5處，在水力壓力或外部抽吸力的作用下從取水口 5流出。位于平板微濾膜29的上側(cè)部分是上過濾腔體4，上過濾腔體4的左側(cè)壁上部設(shè)有上入水口 3，上入水口 3與外部原料液相連，上過濾腔體4的右側(cè)壁下部設(shè)有上出水口 14。在上過濾腔體4內(nèi)部設(shè)有針尖電極裝置13，針尖電極裝置13水平地位于上過濾腔體4內(nèi)的左右方向的中間位置且上下方向的偏上方位置，針尖電極裝置13連接垂直的可調(diào)節(jié)螺桿9的下端，可調(diào)節(jié)螺桿9的上端向上伸出外部保護(hù)裝置12頂部外。在可調(diào)節(jié)螺桿9與外部保護(hù)裝置12頂部相銜接的部分處裝有螺母20，為了防止裝置內(nèi)溶液滲透，螺母20與外部保護(hù)裝置12頂部之間采用墊片11，可調(diào)節(jié)螺桿9與螺母20之間以螺紋相接，由此通過螺母20的旋轉(zhuǎn)可以帶動(dòng)可調(diào)節(jié)螺桿9進(jìn)行上下移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)針尖電極裝置13與平板微濾膜29之間的距離dl。
[0017]位于平板微濾膜29的下側(cè)部分是下過濾腔體17，下過濾腔體17與上過濾腔體4以平板微濾膜29為對稱中心上下對稱。下過濾腔體17的左側(cè)壁上部開有下入水口 6，下入水口 6與外部原料液相連通，下過濾腔體17的右側(cè)壁的下部開有下出水口 18。在下過濾腔體17中設(shè)置平板電極7，平板電極7為不銹鋼材質(zhì)，平板電極7水平地位于下過濾腔體17的中間下部，平板電極7也通過可調(diào)節(jié)螺桿9和螺母20與外部保護(hù)裝置12的底部相連，可調(diào)節(jié)螺桿9通過旋轉(zhuǎn)螺母20帶動(dòng)可調(diào)節(jié)螺桿9上下移動(dòng)，由此可以調(diào)節(jié)平板微濾膜29與平板電極7的距離d2。為了防止?jié)B透，依然在螺母20與外部保護(hù)裝置12的底部相銜接的部分采用墊片11。
[0018]用固定螺桿8將外部保護(hù)裝置12、上過濾腔體4、下過濾腔體17與平板微濾膜29一起進(jìn)行固定，使主體部分成為一個(gè)整體。固定螺桿8的上下兩端通過螺母10進(jìn)行固定，在螺母10與外部保護(hù)裝置12外部間通過墊片11進(jìn)行防水處理。
[0019]平板電極7經(jīng)過一根導(dǎo)電線2連接于脈沖電源發(fā)生器1，脈沖電源發(fā)生器1經(jīng)另一根導(dǎo)電線2連接MCU控制盒27、MCU控制盒27經(jīng)導(dǎo)線分流器30與針尖電極裝置13相連。脈沖電源發(fā)生器1通過市電接口 28與外部電源相連，負(fù)責(zé)進(jìn)行電壓與頻率的轉(zhuǎn)換，生成所需要的脈沖電源(電壓大小V1、頻率f)后供給針尖電極裝置13和平板電極7，這樣保證上下的針尖電極裝置13和平板電極7這兩個(gè)電極上的電壓大小以及頻率相等、方向相反。
[0020]再參見圖2所示的針尖電極裝置13的結(jié)構(gòu)，針尖電極裝置13具有陣列式布置的若干個(gè)針尖電極，若干個(gè)針尖電極從左到右布置m行，從前到后布置η列，m和η的數(shù)值根據(jù)平板微濾膜29表面積的大小的具體情況而定。若干個(gè)針尖電極均為不銹鋼材質(zhì)所制，都固定焊接在中空平板21上，中空平板21前后方向的水平長度為L，左右方向的水平長度為R，n列針尖電極之間的間距相等均為1，且最前方的第一列針尖電極22到中空平板21的邊界之間的距離與最后方的最后一列第η列針尖電極32到中空平板21的邊界之間的距離相等均為Ρ，Ρ值小于1值，每一列中的m個(gè)針尖電極22之間的距離也相等均為r，每一列針尖電極22左右兩側(cè)離中空平板21邊界的距離均為q，那么n = (L_2p)/1+1，m = (R_2q)/r+lo
[0021]每一列針尖電極22中的每個(gè)針尖電極都連有一根導(dǎo)電線，所以每一列針尖電極連接有m根導(dǎo)電線，以最后一列第η列針尖電極32為例，與該列針尖電極32相連的m根導(dǎo)電線經(jīng)過中空平板21內(nèi)部，再通過一個(gè)中空管19后與一個(gè)導(dǎo)線分流器30相連。導(dǎo)線分流器30將連接于MCU控制盒27的一根導(dǎo)電線2分流為m根導(dǎo)電線后給第η列針尖電極32的m個(gè)針尖電極32供電。每一列針尖電極的排布方式以及供電方式和第η列針尖電極32相同，即每一列針尖電極都對應(yīng)地經(jīng)一個(gè)中空管19連接一個(gè)導(dǎo)線分流器30，因此總共有η個(gè)中空管19以及η個(gè)導(dǎo)線分流器30，η個(gè)導(dǎo)線分流器30均連接MCU控制盒27。針尖電極裝置13由MCU控制盒27進(jìn)行控制，第一列針尖電極22、第二列針尖電極31……第η列針尖電極32在MCU的控制下進(jìn)行循環(huán)通電，每次