低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置及方法

摘要

本发明公开了一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置及方法，其评价装置包括恒温水浴槽，真空泵和透明夹套圆筒，透明夹套圆筒的顶、底壁与侧壁活动连接；流体管贯穿底壁设置；流体管的上端贯穿搅拌器与流体分布器连接；真空泵通过管道与缓冲罐连接，在缓冲罐上设置有压力调节阀；缓冲罐通过管道与透明夹套圆筒连接；进气调节阀通过管道依次与空气质量流量计、第一截止阀、三通、第二截止阀、循环增压泵、液体流量控制阀、转子流量计连接后，再与T形进料管连接。本发明可在实验室最大程度还原低温多效海水淡化的实际工况(压力和温度)，并且在该条件下可视化对消泡剂的消、抑泡性能进行动态评价，提高了水处理剂药剂性能评价的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及海水淡化水处理药剂技术领域，具体涉及低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置及方法。

背景技术

海水淡化是一项开源的水处理技术，渐渐成为世界各国解决“水危机”的一种重要途径。低温多效(LT—MED)海水淡化技术作为主流海水淡化技术之一，得到大力推广应用，并继续成为海洋经济一项重要增长点。

在低温多效海水淡化过程中，由于海水本身含有较多有机物，再加上海水中微生物及藻类等代谢或死亡会释放大量蛋白质大分子及一些含硫含氮气体，在海水淡化过程中易产生大量致密泡沫，如不采取措施加以控制，会导致海水液面控制不稳，海水换热效率降低，严重影响工序的安全运行和环境卫生。为保证项目的正常运行，需要添加专用的消泡剂。

目前国内外均没有专门针对低温多效海水淡化消泡剂的评价方法。

《Standard Test Method for Effectiveness of Defoaming Agents》(ASTME2407-04)给出了一种定量测定液体消泡剂性能的方法，将指定的起泡液在常温常压下以高速搅拌产生泡沫，加入消泡剂后，经过1分钟的温和搅拌和5分钟的静置后，读取泡沫体积，以泡沫降低的百分率表示消泡剂的消泡能力。

《有机硅消泡剂》(GB/T 26527-2011)，对不包含食品和医药工业在内的，涉及到以聚甲基硅氧烷为活性主体的有机硅消泡剂产品进行了规定。在一定温度下，以振荡量筒的方式振荡规定次数，通过记录起泡液和消泡剂混合物后泡沫消失露出液面所用的时间来反应消泡剂的消泡性能(消泡时间)。

CN 205280698U报道了一种实验室用消泡剂性能模拟评价装置，可以在常压下测定不同温度下消泡剂性能。CN204422509U报道了一种消泡剂性能研究实验装置，可以常温常压下观测消泡剂作用效果。

然而，以上这些方法存在以下不足：

1、测定条件与海水淡化系统的实际温度、压力工况条件差别较大，不能体现泡沫与温度及压力的关系，难以客观反应相关消泡剂在海水淡化系统中的性能。

2、人为操作偏差大，重复性较差，只能显示终态的数据，不能显示工况运行中的动态数据。

3、考核指标单一，不能满足不同测试数据的要求。

这些现状给海水淡化企业选用消泡剂带来困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置。

本发明的第二个目的是提供一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法。

本发明的第三个目的是提供第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置，包括恒温水浴槽5，还包括真空泵1和透明夹套圆筒4，所述透明夹套圆筒4的顶壁20和底壁21是通过法兰与透明夹套圆筒4的侧壁活动连接；压力表8贯穿所述顶壁设置；温度计10贯穿所述顶壁设置；在透明夹套圆筒内的底部设置有搅拌器7；流体管22贯穿所述底壁设置；流体管的上端贯穿搅拌器7与流体分布器6连接；流体管的下端与三通23连接；恒温水浴槽5通过管道与透明夹套圆筒的夹套的上、下部分别连接；所述真空泵1通过管道与缓冲罐2连接，在缓冲罐2上设置有压力调节阀3；缓冲罐2通过管道与透明夹套圆筒连接；进气调节阀13通过管道依次与空气质量流量计14、第一截止阀18、三通23、第二截止阀19、循环增压泵17、液体流量控制阀16、转子流量计15连接后，再与贯穿透明夹套圆筒顶壁设置的T形进料管9连接。(为第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置)

还可以在透明夹套圆筒4内表面的下部设置有电导率电极12。(为第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置)

第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/5-1/4的起泡液，所述起泡液为浓度0.01g/L-0.1g/L的表面活性剂水溶液；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值；

5)用以下三种方式中任意一种进行：

方式一鼓气起泡：关闭第二截止阀19，打开第一截止阀18，开启进气调节阀13，使空气经由空气质量流量计14、第一截止阀18，三通23，流体管22，自流体分布器6均匀分散至起泡液中；调节气体流量达到指定数值；

方式二扰动起泡：关闭第一截止阀18和第二截止阀19，开启搅拌器7至设定转速；

方式三循环冲击起泡：关闭第一截止阀18，打开第二截止阀19，启动循环增压泵17，开启液体流量控制阀16至转子流量计15数值至设定流量；

6)待起泡液泡沫体积达到透明夹套圆筒体积的1/3-1/2并稳定0.5-1分钟时，为泡沫体积的初始体积V

第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/5-1/4的起泡液，所述起泡液为浓度0.01g/L-0.1g/L的表面活性剂水溶液，加入消泡剂稀释液，所述消泡剂稀释液的用量为起泡液体积的0.2％-1％；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值，

5)用以下三种方式中任意一种进行：

方式一鼓气起泡：关闭第二截止阀19，打开第一截止阀18，开启进气调节阀13，使空气经由空气质量流量计14、第一截止阀18，三通23，流体管22，自流体分布器6均匀分散至起泡液中；调节气体流量达到指定数值时记为0时；

方式二扰动起泡：关闭第一截止阀18和第二截止阀19，开启搅拌器7至设定转速时记为0时；

方式三循环冲击起泡：关闭第一截止阀18，打开第二截止阀19，启动循环增压泵17，开启液体流量控制阀16至转子流量计15数值至设定流量时记为0时；

记录0时电导率电极12的液含率值；

6)记录泡沫体积随时间的变化，考察消泡剂抑泡性能，并记录1分钟时电导率电极12的液含率值，记录1分钟时泡沫体积，衡量泡沫稳定性。

表面活性剂优选为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和TX-10(壬基酚聚氧乙烯醚)中至少一种。

消泡剂优选为聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚改性有机硅类消泡剂或高碳醇类消泡剂。

上述两种一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法的步骤4)温度设定值为25℃-70℃，所述压力设定值为0.03MPa-0.1Mpa。

步骤5)方式一中气体流量指定数值为4.5L/min。

步骤5)方式二中设定转速为100r/min。

步骤5)方式三中所述设定流量为5.5L/min。

本发明的有益效果是：

1、本发明可在实验室最大程度还原低温多效海水淡化的实际工况(压力和温度)，并且在该条件下可视化对消泡剂的消、抑泡性能进行评价，提高了低温多效海水淡化水处理剂领域药剂性能评价的准确性。

2、本发明的装置具有结构合理、设备简单、方便维护等优点，可实现多种起泡模式，实现消泡剂消泡性能和抑泡性能的动态测定，测试时间短，测试方法易于实施。

附图说明

图1为低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置的结构示意图。

图2为另一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置的结构示意图。

图3为本发明第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法测定的消泡性能曲线。

图4为本发明第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法测定的抑泡性能曲线。

具体实施方式

各实施例使用的消泡剂选自：

聚醚类消泡剂，优选陶氏化学，DOWFAX DF103

有机硅类消泡剂，优选南京古田化工有限公司，GSE-1415

聚醚改性有机硅类消泡剂，优选天津市中海水处理科技有限公司，SD 503

高碳醇类消泡剂，优选南京德盛有机硅材料有限公司，DS-3030A

上述消泡剂的具体商品的使用仅是为了对本发明进行说明，并不对本发明进行任何限制，其它的消泡剂也可以用于本发明。

为了对本发明的功能特点和有效增益更加清楚的理解，下面结合附图对本发明的技术方案进行详细阐述，这并不代表对本发明进行限定。

第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置(见图1)，

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置，包括恒温水浴槽5，还包括真空泵1和透明夹套圆筒4，所述透明夹套圆筒4的顶壁20和底壁21是通过法兰与透明夹套圆筒4的侧壁活动连接；压力表8贯穿所述顶壁设置；温度计10贯穿所述顶壁设置；在透明夹套圆筒内的底部设置有搅拌器7；流体管22贯穿所述底壁设置；流体管的上端贯穿搅拌器7与流体分布器6连接；流体管的下端与三通23连接；恒温水浴槽5通过管道与透明夹套圆筒的夹套的上、下部分别连接；所述真空泵1通过管道与缓冲罐2连接，在缓冲罐2上设置有压力调节阀3；缓冲罐2通过管道与透明夹套圆筒连接；进气调节阀13通过管道依次与空气质量流量计14、第一截止阀18、三通23、第二截止阀19、循环增压泵17、液体流量控制阀16、转子流量计15连接后，再与贯穿透明夹套圆筒顶壁设置的T形进料管9连接。

第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置，是在第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置的透明夹套圆筒4内表面的下部设置有电导率电极12所(见图2)。

实施例1

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/5的起泡液，所述起泡液为浓度0.02g/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值为70℃，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值0.03MPa；

5)鼓气起泡：关闭第二截止阀19，打开第一截止阀18，开启进气调节阀13，使空气经由空气质量流量计14、第一截止阀18，三通23，流体管22，自流体分布器6均匀分散至起泡液中；调节气体流量达到指定数值4.5L/min；

6)待起泡液泡沫体积达到透明夹套圆筒体积的1/2并稳定1分钟时，为泡沫体积的初始体积V

消泡剂稀释液是各取1mL DOWFAX DF103、GSE-1415、SD 503和DS-3030A，分别加19mL去离子水，制成。

表1.消泡剂消泡性能

见图3。

实施例2

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/4的起泡液，所述起泡液为浓度0.01g/L的十二烷基硫酸钠水溶液；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值分别为25℃、45℃、70℃，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值0.03MPa；

5)循环冲击起泡：关闭第一截止阀18，打开第二截止阀19，启动循环增压泵17，开启液体流量控制阀16至转子流量计15数值至设定流量5.5L/min；

6)待起泡液泡沫体积达到透明夹套圆筒体积的1/3并稳定0.5分钟时，为泡沫体积的初始体积V

消泡剂稀释液是取1mL DOWFAX DF103加19mL去离子水制成。

表2.不同温度下的聚醚消泡剂(DOWFAX DF103)消泡性能测试

实施例3

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/5的起泡液，所述起泡液的浓度0.1g/L，起泡液由质量比为1：1的十二烷基硫酸钠和TX-10组成；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值为70℃，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值分别为0.03MPa，0.07MPa，0.1MPa；

5)扰动起泡：关闭第一截止阀18和第二截止阀19，开启搅拌器7至设定转速100r/min；

6)待起泡液泡沫体积达到透明夹套圆筒体积的1/3并稳定0.5分钟时，为泡沫体积的初始体积V

消泡剂稀释液是取1mL DOWFAX DF103加19mL去离子水制成。

表3.不同压力下的聚醚消泡剂(DOWFAX DF103)消泡性能测试

实施例4

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/5的起泡液，所述起泡液为浓度0.02g/L的十二烷基苯磺酸钠水溶液，加入消泡剂稀释液，所述消泡剂稀释液的用量为起泡液体积的0.2％；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值为70℃，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值为0.03Mpa；

5)鼓气起泡：关闭第二截止阀19，打开第一截止阀18，开启进气调节阀13，使空气经由空气质量流量计14、第一截止阀18，三通23，流体管22，自流体分布器6均匀分散至起泡液中；调节气体流量达到指定数值为4.5L/min时记为0时；

记录0时电导率电极12的液含率值；

6)记录泡沫体积随时间的变化，考察消泡剂抑泡性能，并记录1分钟时电导率电极12的液含率值，记录1分钟时泡沫体积，衡量泡沫稳定性；

消泡剂稀释液是各取1mL DOWFAX DF103、GSE-1415、SD 503和DS-3030A，分别加19mL去离子水，制成。

表4.消泡剂抑泡性能测试

见图4。

实施例5

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/4的起泡液，所述起泡液为浓度0.01g/L的十二烷基硫酸钠水溶液，加入消泡剂稀释液，所述消泡剂稀释液的用量为起泡液体积的1％；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值分别为25℃，45℃，70℃，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值为0.03Mpa，

5)循环冲击起泡：关闭第一截止阀18，打开第二截止阀19，启动循环增压泵17，开启液体流量控制阀16至转子流量计15数值至设定流量为5.5L/min时记为0时；

记录0时电导率电极12的液含率值；

6)记录泡沫体积随时间的变化，考察消泡剂抑泡性能，并记录1分钟时电导率电极12的液含率值，记录1分钟泡沫体积，衡量泡沫稳定性；

消泡剂稀释液是取1mL DOWFAX DF103加19mL去离子水制成。

表5.不同温度下的聚醚消泡剂(DOWFAX DF103)抑泡性能测试

实施例6

一种低温多效海水淡化消泡剂性能评价方法，包括以下步骤：

1)使用第二种低温多效海水淡化消泡剂性能评价装置；

2)检查所述评价装置气密性；

3)在所述评价装置的透明夹套圆筒4内加入相当于透明夹套圆筒体积1/5的起泡液，所述起泡液的浓度0.1g/L，起泡液由质量比为1：1的十二烷基硫酸钠和TX-10组成，加入消泡剂稀释液，所述消泡剂稀释液的用量为起泡液体积的0.5％；

4)开启恒温水浴槽5使透明夹套圆筒的夹套内介质循环加热并由温度计10指示至温度设定值为70℃，开启真空泵1，通过缓冲罐2及压力调节阀3调节压力并由压力表8指示达到压力设定值分别为0.03Mpa,0.07Mpa,0.1Mpa；

5)扰动起泡：关闭第一截止阀18和第二截止阀19，开启搅拌器7至设定转速为100r/min时记为0时；

记录0时电导率电极12的液含率值；

6)记录泡沫体积随时间的变化，考察消泡剂抑泡性能，并记录1分钟时电导率电极12的液含率值，记录1分钟泡沫体积，衡量泡沫稳定性。

消泡剂稀释液是取1mL DOWFAX DF103加19mL去离子水制成。

表6.不同压力下的聚醚消泡剂(DOWFAX DF103)抑泡性能测试