[发明专利]一种测定聚合物-重金属络合物剪切稳定性的装置及方法

说明书

本发明提供了一种测定聚合物‑重金属络合物剪切稳定性的装置及方法。该装置由恒温系统、旋转盘膜过滤系统、测量系统组成。恒温系统由管壁上加工有冷却管道的恒温槽、温度传感器构成；旋转盘膜过滤系统由转轴、旋转圆盘、带进出口的圆柱形腔体、膜片、支撑垫、底盘、压力传感器构成；测量系统由压力传感器、烧杯和电子秤构成；压力传感器通过对不同转速下压力的测定，计算出剪切速率。本发明具有装置简便，测定方法简单易行的特点，能够测量聚合物‑重金属络合物在剪切场中的稳定性，给络合‑超滤处理重金属废水的工业应用提供科学指导。

技术领域

本发明属于分析测试领域，具体涉及一种测定聚合物-重金属络合物剪切稳定性的装置及方法。

背景技术

随着经济的发展，排放的重金属废水越来越多，对水体造成的污染也是愈加严重。络合-超滤处理重金属是将重金属先与高分子量的水溶性聚合物，在较佳的条件下完成络合反应形成稳定的大尺寸的络合物，然后再进行超滤，以实现重金属被截留的目的。该技术具有分离效果好、操作费用低、不产生二次污染等优点，吸引了国内外学者广泛关注，开展了大量相关工作。但在实际工业运用中，确保料液经过产生剪切力的离心泵输送后料液中的络合物保持稳定成为络合-超滤技术使用过程中的一大难题，料液输送过程中离心泵的叶轮旋转产生过高剪切力会打断络合物使络合物失稳，导致分离效果不高，从而限制了络合-超滤处理重金属的工业化推进。目前国内外大部分关于络合物稳定性的研究主要集中在络合物稳定性常数上，对络合物稳定性常数的研究主要用来判断目标小分子与聚合物的相对络合能力，并不能反映直接络合物的剪切稳定性，到目前为止还没有测定水溶性聚合物-重金属络合物剪切稳定性的方法。为了能够准确的评估聚合物-重金属络合物在剪切场中的稳定性，给工业络合-超滤处理重金属提供理论指导，迫切需要一种测定聚合物-重金属络合物剪切稳定性的装置及方法。

发明内容

本发明的目的是：为了能够评估聚合物-重金属络合物在剪切场中的稳定性，给工业络合-超滤处理重金属提供理论指导，设计出一种能够测定聚合物-重金属络合物剪切稳定性的装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种测定聚合物-重金属络合物剪切稳定性的装置，由恒温系统、旋转盘膜过滤系统和测量系统组成，其主要构思是：恒温系统由管壁上加工有冷却管道的恒温槽、温度传感器构成；旋转盘膜过滤器由进料口、压力传感器、旋转圆盘、膜片、支撑垫、底盘、滤液出口、浓缩液出口、排气口、旋转盘膜过滤器腔体、油封、冷却槽及转轴组成，主要作用是通过旋转为料液提供剪切力，并过滤实验用液；测量系统由旋转盘膜室的压力传感器、烧杯以及用于称量滤液的电子秤构成，压力传感器通过对不同转速下压力的测定，计算出不同转速产生的剪切速率，烧杯用于收集滤液，收集到的滤液实时进行重金属含量分析，滤液中所含重金属的量明显增加时说明聚合物-重金属络合物已经失稳，从而分析得到聚合物-重金属络合物的剪切稳定性。

一种测定聚合物-重金属络合物剪切稳定性装置，由恒温原料槽、进料蠕动泵、旋转盘膜过滤器、电机、伺服驱动器、设备支架、底座、烧杯、电子秤和回流控制阀组成，其特征在于恒温原料槽管壁上加工有冷却管道，连有温度传感器用于采集温度数据；旋转盘膜过滤器底盘上侧加工有周向及径向的导流槽，径向导流槽由外周向内逐渐加深，导流槽用于快速汇集滤液，使滤液能及时的从滤液口排出并进行测量；油封外部加工有冷却槽，冷却槽内加水用于冷却转轴快速旋转时与油封摩擦产生的热量，起到保护油封的作用；旋转圆盘可加工上4-8个叶片用于模拟离心泵的叶轮。恒温槽中的料液经进料蠕动泵输送至旋转盘膜过滤器，旋转盘膜过滤器由进料口、位于腔体外周的压力传感器、旋转圆盘、膜片、支撑垫、底盘、滤液出口、浓缩液出口、顶部排气口、油封、冷却槽及转轴组成，转轴连接电机、伺服驱动器带动圆盘旋转，腔体外壳将膜片及支撑垫固定于底盘上，滤液出口位于底盘下部连接烧杯，烧杯放置于电子秤上用于测量滤液量，浓缩液出口位于底盘中轴线上与腔体相通，浓缩液由控制阀控制流量流回至恒温槽。