一種交替非均勻電場(chǎng)減緩膜污染方法與實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明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(chǎng)對(duì)裝置運(yùn)行過(guò)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(jí)過(guò)濾及過(guò)濾過(guò)程簡(jiǎn)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(guò)濾過(guò)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(duì)膜污染產(chǎn)生的原因，采取相應(yīng)的對(duì)策，對(duì)膜性能的部分或者完全恢復(fù)非常必要。
[0003] 中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00620155007. 1的文獻(xiàn)公開(kāi)了一種超聲場(chǎng)和高壓交流脈沖電場(chǎng) 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(chǎng)和高壓交流脈沖電場(chǎng)，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(chǎng)。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(chǎng)調(diào)控；再 次，該專(zhuān)利采用的是均勻電場(chǎng)，這是一種比較常用的方法，在效果上卻沒(méi)有可以變換雜質(zhì)粒 子受力方向的非均勻電場(chǎng)有優(yōu)勢(shì)。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] 本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有超聲場(chǎng)和高壓交流脈沖電場(chǎng)復(fù)合強(qiáng)化的超濾膜分離 組件存在的問(wèn)題，提供一種交替非均勻電場(chǎng)減緩膜污染方法與實(shí)驗(yàn)裝置，用非均勻的電場(chǎng)， 對(duì)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] 本發(fā)明一種交替非均勻電場(chǎng)減緩膜污染實(shí)驗(yàn)裝置采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括 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(guò)濾腔體，位于平板微濾膜下 側(cè)部分是下過(guò)濾腔體，下過(guò)濾腔體與上過(guò)濾腔體以平板微濾膜為對(duì)稱(chēng)中心上下對(duì)稱(chēng)，上過(guò) 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(guò)濾腔體中設(shè)置平板電極，平板電極通過(guò)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(guò)一根導(dǎo)電線(xiàn)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(xiàn)連接MCU控制盒，MCU控制盒經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)，每一列針尖電極中的m根導(dǎo)電線(xiàn)均經(jīng)一個(gè)中空管后與一個(gè)導(dǎo)線(xiàn)分 流器相連，η個(gè)導(dǎo)線(xiàn)分流器均連接于MCU控制盒。
[0006] 本發(fā)明一種交替非均勻電場(chǎng)減緩膜污染實(shí)驗(yàn)方法采用的技術(shù)方案是包括以下步 驟： A、 調(diào)節(jié)脈沖電源發(fā)生器產(chǎn)生脈沖電壓，設(shè)定每一列針尖電極的運(yùn)作時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)運(yùn)作 總時(shí)間；調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)螺桿，使針尖電極裝置與平板微濾膜之間的距離以及平板電極與平板 微濾膜之間的距離； B、 MCU控制盒控制脈沖電源發(fā)生器工作產(chǎn)生脈沖電壓，控制針尖電極裝置中第一列針 尖電極通電，在上過(guò)濾腔體和下過(guò)濾腔體內(nèi)部形成發(fā)射狀的電場(chǎng)；半個(gè)周期后，將脈沖電源 發(fā)生器的正極與負(fù)極對(duì)調(diào)； C、 經(jīng)過(guò)針尖電極的運(yùn)作時(shí)間后，MCU控制盒控制第一列針尖電極停止通電，第二列針尖 電極開(kāi)始通電；半個(gè)周期后，將脈沖電源發(fā)生器的正極與負(fù)極對(duì)調(diào)； D、 再經(jīng)過(guò)針尖電極的運(yùn)作時(shí)間后，如此重復(fù)地控制上一列針尖電極停止通電，再控制 下一列針尖電極通電，在下一列針尖電極通電工作半個(gè)周期后，將脈沖電源發(fā)生器1的正 極與負(fù)極對(duì)調(diào)；如此循環(huán)直至最后的第η列針尖電極工作結(jié)束。
[0007] 本發(fā)明的有益效果為： 1、本發(fā)明利用非均勻的電場(chǎng)，采用交替變化的電場(chǎng)，對(duì)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、本發(fā)明采用分組的控制器，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、本發(fā)明可以調(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(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種交替非均勻電場(chǎng)減緩膜污染裝置正視剖面圖； 圖2是圖1的針尖電極裝置的立體結(jié)構(gòu)圖； 圖3是圖1的電氣控制圖； 圖4是圖1中雜質(zhì)粒子在非均勻電場(chǎng)中受力情況分析圖； 圖5是本發(fā)明交替非均勻電場(chǎng)減緩膜污染實(shí)驗(yàn)方法的流程圖； 附圖中的各部分序號(hào)及名稱(chēng)：1、脈沖電源發(fā)生器；2、導(dǎo)電線(xiàn)；3、上入水口；4、上過(guò)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(guò)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(xiàn)a ;25、電力線(xiàn)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(xiàn)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】
[0011] 參見(jiàn)圖1，本發(fā)明交替非均勻電場(chǎng)減緩膜污染裝置的主體部分是以平板微濾膜29 為對(duì)稱(chēng)中心的上下對(duì)稱(chēng)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，將裝置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(duì)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(guò)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(guò)濾腔體4,上過(guò)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(guò)濾腔體4的右側(cè)壁下部設(shè)有上出水口 14。在上過(guò)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(guò)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(guò)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〇
[0012] 位于平板微濾膜29的下側(cè)部