一種交替非均勻電場減緩膜污染實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及減緩膜污染及濃差極化技術，應用交替非均勻電場對裝置運行過程中出現的污染進行緩解。
【背景技術】
[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現料液中不同組分的分離、提純、濃縮，具有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特性，因此廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、能源、水處理，仿生等領域，已成為分離科學中最重要的手段之一。然而在膜分離技術廣泛應用的同時卻伴隨著膜污染，膜污染是在膜過濾過程中，料液中的微粒、膠體粒子或溶質大分子由于與膜存在物理化學相互作用或者機械作用而引起的在膜表面或膜孔內吸附、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的實際應用。因此，針對膜污染產生的原因，采取相應的對策，對膜性能的部分或者完全恢復非常必要。
[0003]中國專利申請號200620155007.1的文獻公開了一種超聲場和高壓交流脈沖電場復合強化的超濾膜分離組件。用于超濾實驗，采用超聲場和高壓交流脈沖電場，設置上下基板，每個基板上加工8個超聲波安裝孔，中間凹槽形成的空腔用于料液的流動，上下導電板位于空腔內并在空腔內形成電場。但是該裝置的上下導電板是固定的，不能實時根據具體情況進行調節與平板膜的距離；其次，高壓脈沖大小和頻率不可調，不能進行現場調控；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粒子受力方向的非均勻電場有優勢。根據以上總述，導致該裝置在某些方面還不完善，使用不便。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的是為克服現有超聲場和高壓交流脈沖電場復合強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驗裝置，用非均勻的電場，對雜質粒子進行不同角度的運動控制，能夠更加有效的減緩膜孔內的污染，提高滲透通量。
[0005]本實用新型一種交替非均勻電場減緩膜污染實驗裝置采用的技術方案是:包括外部保護裝置和平板微濾膜，位于平板微濾膜上側部分是上過濾腔體，位于平板微濾膜下側部分是下過濾腔體，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，上過濾腔體內部設有針尖電極裝置，針尖電極裝置連接垂直的可調節螺桿下端，可調節螺桿上端向上伸出外部保護裝置頂部外；下過濾腔體中設置平板電極，平板電極通過另一個可調節螺桿與外部保護裝置底部相連；平板電極經過一根導電線連接于脈沖電源發生器，脈沖電源發生器經另一根導電線連接MCU控制盒，MCU控制盒經導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，每個針尖電極均連接一根導電線，每一列針尖電極中的m根導電線均經一個中空管后與一個導線分流器相連，η個導線分流器均連接于MCU控制盒。
[0006]本實用新型的有益效果為:
[0007]1、本實用新型利用非均勻的電場，采用交替變化的電場，對膜孔進行不同角度的沖刷，使得雜質粒子在膜表面與電極之間運動，能夠防止雜質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粒子受力方向，有助于雜質粒子的松動，減緩膜污染。
[0009]3、本實用新型可以調節針尖電極裝置與平板微濾膜之間的距離、可以調節平板電極與平板微濾膜之間的距離，將裝置調節至最合理的狀態，提高實驗的運行效率。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型一種交替非均勻電場減緩膜污染實驗裝置的正視剖面圖；
[0011]圖2是圖1的針尖電極裝置的立體結構圖；
[0012]圖3是圖1的電氣控制圖；
[0013]圖4是圖1中雜質粒子在非均勻電場中受力情況分析圖；
[0014]圖5是本實用新型一種交替非均勻電場減緩膜污染實驗裝置的實驗方法流程圖；
[0015]附圖中的各部分序號及名稱:1、脈沖電源發生器；2、導電線；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、可調節螺桿；10、螺母；11、墊片；12、裝置外部保護裝置；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、雜質粒子；27、MCU控制盒；28、市電接口 ；29、平板微濾膜；30、導線分流器、31、第二列針尖電極；32、第η列針尖電極。
【具體實施方式】
[0016]參見圖1，本實用新型交替非均勻電場減緩膜污染實驗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構。外部保護裝置12位于整個裝置主體部分的外部起保護及固定作用。平板微濾膜29水平地位于整個裝置的中間部分，將整個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，能夠將經由薄膜層及膜墊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的上側部分是上過濾腔體4，上過濾腔體4的左側壁上部設有上入水口 3，上入水口 3與外部原料液相連，上過濾腔體4的右側壁下部設有上出水口 14。在上過濾腔體4內部設有針尖電極裝置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連接垂直的可調節螺桿9的下端，可調節螺桿9的上端向上伸出外部保護裝置12頂部外。在可調節螺桿9與外部保護裝置12頂部相銜接的部分處裝有螺母20，為了防止裝置內溶液滲透，螺母20與外部保護裝置12頂部之間采用墊片11，可調節螺桿9與螺母20之間以螺紋相接，由此通過螺母20的旋轉可以帶動可調節螺桿9進行上下移動，從而調節針尖電極裝置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的右側壁的下部開有下出水口 18。在下過濾腔體17中設置平板電極7，平板電極7為不銹鋼材質，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也通過可調節螺桿9和螺母20與外部保護裝置12的底部相連，可調節螺桿9通過旋轉螺母20帶動可調節螺桿9上下移動，由此可以調節平板微濾膜29與平板電極7的距離d2。為了防止滲透，依然在螺母20與外部保護裝置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29一起進行固定，使主體部分成為一個整體。固定螺桿8的上下兩端通過螺母10進行固定，在螺母10與外部保護裝置12外部間通過墊片11進行防水處理。
[0019]平板電極7經過一根導電線2連接于脈沖電源發生器1，脈沖電源發生器1經另一根導電線2連接MCU控制盒27、MCU控制盒27經導線分流器30與針尖電極裝置13相連。脈沖電源發生器1通過市電接口 28與外部電源相連，負責進行電壓與頻率的轉換，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的結構，針尖電極裝置13具有陣列式布置的若干個針尖電極，若干個針尖電極從左到右布置m行，從前到后布置η列，m和η的數值根據平板微濾膜29表面積的大小的具體情況而定。若干個針尖電極均為不銹鋼材質所制，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中的每個針尖電極都連有一根導電線，所以每一列針尖電極連接有m根導電線，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根導電線經過中空平板21內部，再通過一個中空管19后與一個導線分流器30相連。導線分流器30將連接于MCU控制盒27的一根導電線2分流為m根導電線后給第η列針尖電極32的m個針尖電極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地經一個中空管19連接一個導線分流器30，因此總共有η個中空管19以及η個導線分流器30，η個導線分流器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的控制下進行循環通電，每次