一種自動超濾系統及該系統在恒定跨膜壓下的超濾方法
【專利摘要】本發明公開了一種自動超濾系統，包括隔膜泵、超濾膜包和PLC控制器，超濾膜包具有進液口、出液口和回液口，隔膜泵的出口端和超濾膜包的進液口之間連接有第一壓力傳感器，超濾膜包的回液口連接有第二壓力傳感器，第二壓力傳感器連接截流閥，超濾膜包的出液口與第三壓力傳感器連接，第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器及截流閥分別與PLC控制器連接。本發明還公開了一種利用該自動超濾系統實現在恒定跨膜壓下的超濾方法，超濾系統實現了以恒定的跨膜壓和流量持續運行，得到最合理的超濾條件，實現連續超濾過程，提高超濾效率，相比于現有的超濾系統，超濾效率可提高30-50%。
【專利說明】一種自動超濾系統及該系統在恒定跨膜壓下的超濾方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超濾系統，特別涉及一種自動超濾系統及該系統在恒定跨膜壓下的超濾方法。
【背景技術】
[0002]超濾是一種以篩分為分離原理，以壓力為推動力的膜分離過程，過濾精度在
0.005-0.01 ii m范圍內，可有效去除水中的微粒、膠體、細菌、熱源及高分子有機物質，可廣泛應用于物質的分離、濃縮、提純。目前的超濾系統無法自動的調節跨膜壓和流量，無法達到最合理的超濾條件，膜透過率和樣品收率低，超濾效率低。

【發明內容】

[0003]為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種可以提高樣品膜透過率、樣品收率和超濾效率的自動超濾系統及該系統在恒定跨膜壓下的超濾方法。
[0004]為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現:一種自動超濾系統，包括隔膜泵、超濾膜包和PLC控制器，隔膜泵通過伺服電機驅動，隔膜泵的入口端連接一樣品容器，所述超濾膜包具有三個接口，分別為進液口、出液口和回液口，隔膜泵的出口端和超濾膜包的進液口之間通過管路連接有第一壓力傳感器，超濾膜包的回液口通過管路連接有第二壓力傳感器，第二壓力傳感器連接一截流閥，截流閥又連接第一電導檢測器，經過第一電導檢測器后出來的流路分為兩路，一路通過回流控制閥與樣品容器連通，另一路通過濃液排出控制閥與一濃液收集容器連接，所述超濾膜包的出液口依次與第三壓力傳感器及第二電導檢測器連接后與濾液收集容器連接，所述伺服電機、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器及截流閥分別與所述PLC控制器連接。
[0005]進一步的，所述回流控制閥、濃液排出控制閥分別連接有先導電磁閥，先導電磁閥的氣源輸入端連接有動力氣源，先導電磁閥還與PLC控制器連接。
[0006]進一步的，所述第一電導檢測器和第二電導檢測器分別與工業觸摸控制電腦連接。
[0007]本發明提供的一種自動超濾系統在恒定跨膜壓下的超濾方法，包括如下步驟:
(1)首先通過PLC控制器設定恒定跨膜壓和初始流量，超濾系統以初始流量開始運行，截流閥的開度為100%，待超濾樣品溶液通過隔膜泵泵入超濾系統，使樣品溶液自動注滿整個系統；
(2)保持超濾系統的恒定流量不變，PLC控制器根據第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器的反饋信號降低截流閥的開度，從而跨膜壓逐漸增大，達到系統所設定的恒定跨膜壓，超濾系統以恒定的跨膜壓和流量持續運行；
(3)超濾后的濾液經超濾膜包的出液口排出后，由濾液收集容器收集，PLC控制器可以調節回流控制閥的打開或關閉，當打開回流控制閥時，回流樣品溶液經過回流控制閥再一次進入樣品容器進行循環超濾，PLC控制器通過調節濃液排出控制閥的開啟和關閉，進行濃縮液的連續收集或批量收集。
[0008]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
(1)本發明提供的自動超濾系統可以在傳統的超濾系統基礎上，只需配備一個隔膜泵和超濾膜包，實現整個超濾過程；
(2)本發明提供的自動超濾系統可以通過PLC控制器內置的軟件進行簡單的參數設置，修改合適的跨膜壓；
(3)PLC控制器根據超濾膜包所連接的三個壓力傳感器來調節截流閥開度和泵流量，實現恒定的跨膜壓，得到最合理的超濾條件，可實現連續超濾過程，提高超濾效率，相比于現有的超濾系統，超濾效率可提高30-50% ；
(4)系統可自動切閥實現系統流路的循環和樣品收集，可以通過電導檢測器，實時監測溶液電導值，實時掌握超濾完成進度，方便處理已過濾好的樣品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發明中自動超濾系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0011]如圖1所示，一種自動超濾系統，包括隔膜泵1、超濾膜包3和PLC控制器15，隔膜泵I通過伺服電機2驅動，隔膜泵I的入口端連接一樣品容器12，所述超濾膜包3具有三個接口，分別為進液口 31、出液口 33和回液口 32，隔膜泵I的出口端和超濾膜包3的進液口31之間通過管路連接有第一壓力傳感器4，超濾膜包3的回液口 32通過管路連接有第二壓力傳感器5，第二壓力傳感器5連接一截流閥7，截流閥7又連接第一電導檢測器10，經過第一電導檢測器10后出來的流路分為兩路，一路通過回流控制閥9與樣品容器12連通，另一路通過濃液排出控制閥8與一濃液收集容器14連接，所述超濾膜包3的出液口 33依次與第三壓力傳感器6及第二電導檢測器11連接后與濾液收集容器13連接，所述伺服電機2、第一壓力傳感器4、第二壓力傳感器5、第三壓力傳感器6及截流閥7分別與所述PLC控制器15連接。
[0012]其中，回流控制閥9、濃液排出控制閥8分別連接有先導電磁閥17，先導電磁閥17的氣源輸入端連接有動力氣源，先導電磁閥17還與PLC控制器15連接。回流控制閥9、濃液排出控制閥8均為氣動閥。先導電磁閥17連接氣動二聯件18和消聲器19。PLC控制器15控制先導電磁閥17的開啟和關閉，從而控制動力氣源的進入，進而控制回流控制閥9和濃液排出控制閥8的開啟和關閉。
[0013]第一電導檢測器10和第二電導檢測器11分別與工業觸摸控制電腦16連接，可以實時監測溶液電導值，實時掌握超濾完成進度，方便處理已過濾好的樣品。
[0014]利用本發明的自動超濾系統實現在恒定跨膜壓下的超濾方法，包括如下步驟:
(I)首先通過PLC控制器15設定恒定跨膜壓和初始流量，超濾系統以初始流量開始運
行，截流閥7的開度為100%，待超濾樣品溶液通過隔膜泵I泵入超濾系統，使樣品溶液自動注滿整個系統； (2)保持超濾系統的恒定流量不變，PLC控制器15根據第一壓力傳感器4、第二壓力傳感器5和第三壓力傳感器6的反饋信號降低截流閥7的開度，從而跨膜壓逐漸增大，達到系統所設定的恒定跨膜壓，超濾系統以恒定的跨膜壓和流量持續運行；
(3)超濾后的濾液經超濾膜包3的出液口33排出后，由濾液收集容器13收集，PLC控制器15可以調節回流控制閥9的打開或關閉，當打開回流控制閥9時，回流樣品溶液經過回流控制閥9再一次進入樣品容器12進行循環超濾，PLC控制器15通過調節濃液排出控制閥8的開啟和關閉，進行濃縮液的連續收集或批量收集。在濃縮液未達到一定的濃縮程度時，濃液排出控制閥8處于關閉狀態，當濃縮液濃縮到一定的程度時，通過PLC控制器15打開濃液排出控制閥8，濃縮液通過管路進入濃液收集容器14進行連續收集。另外，也可以在樣品各器12中的待超濾樣品溶液完全超濾結束后，PLC控制器15再控制打開濃液排出控制閥8，進行濃縮液的批量收集。
[0015]本發明可以通過PLC控制器15內置的軟件進行簡單的參數設置，修改合適的跨膜壓。本發明的超濾方法中，PLC控制器15根據超濾膜包3所連接的三個壓力傳感器來調節截流閥7的開度和泵流量，實現恒定的跨膜壓，得到最合理的超濾條件，可實現連續超濾過程，提高超濾效率，相比于現有的超濾系統，超濾效率可提高30-50%。本發明的自動超濾系統可用于各種超濾，脫鹽，提純，濃縮應用以及系統中試和生產級規模。
[0016]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種自動超濾系統，其特征在于:包括隔膜泵、超濾膜包和PLC控制器，隔膜泵通過伺服電機驅動，隔膜泵的入口端連接一樣品容器，所述超濾膜包具有三個接口，分別為進液口、出液口和回液口，隔膜泵的出口端和超濾膜包的進液口之間通過管路連接有第一壓力傳感器，超濾膜包的回液口通過管路連接有第二壓力傳感器，第二壓力傳感器連接一截流閥，截流閥又連接第一電導檢測器，經過第一電導檢測器后出來的流路分為兩路，一路通過回流控制閥與樣品容器連通，另一路通過濃液排出控制閥與一濃液收集容器連接，所述超濾膜包的出液口依次與第三壓力傳感器及第二電導檢測器連接后與濾液收集容器連接，所述伺服電機、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器及截流閥分別與所述PLC控制器連接。
2.根據權利要求1所述的自動超濾系統，其特征在于:所述回流控制閥、濃液排出控制閥分別連接有先導電磁閥，先導電磁閥的氣源輸入端連接有動力氣源，先導電磁閥還與PLC控制器連接。
3.根據權利要求1所述的自動超濾系統，其特征在于:所述第一電導檢測器和第二電導檢測器分別與工業觸摸控制電腦連接。
4.一種權利要求1所述的自動超濾系統在恒定跨膜壓下的超濾方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)首先通過PLC控制器設定恒定跨膜壓和初始流量，超濾系統以初始流量開始運行，截流閥的開度為100%，待超濾樣品溶液通過隔膜泵泵入超濾系統，使樣品溶液自動注滿整個系統； (2)保持超濾系統的恒定流量不變，PLC控制器根據第一壓力傳感器、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器的反饋信號降低截流閥的開度，從而跨膜壓逐漸增大，達到系統所設定的恒定跨膜壓，超濾系統以恒定的跨膜壓和流量持續運行； (3 )超濾后的濾液經超濾膜包的出液口排出后，由濾液收集容器收集，PLC控制器可以調節回流控制閥的打開或關閉，當打開回流控制閥時，回流樣品溶液經過回流控制閥再一次進入樣品容器進行循環超濾，PLC控制器通過調節濃液排出控制閥的開啟和關閉，進行濃縮液的連續收集或批量收集。
【文檔編號】B01D61/22GK103691322SQ201310730213
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月26日 優先權日:2013年12月26日
【發明者】周勝, 王勇, 徐慧欣, 卞鄂敏 申請人:利穗科技(蘇州)有限公司