检测过滤器过滤性能的方法与流程

本发明涉及过滤器质量检测技术领域，尤其涉及一种过滤器过滤性能的检测方法。

背景技术：

过滤器的过滤性能是评价过滤器过滤能力的重要指标值之一。国家标准gb/t18853-2002《液压传动过滤器评定滤芯过滤性能的多次通过方法》仅有针对液压油过滤器而制定，该标准中规定了一种液压传动滤芯在连续污染物注入条件下的多次通过过滤性能试验，对于以水为介质的过滤器而言，其过滤介质为水，水和液压油理化性质不同，颗粒物质在水中更容易发生沉降，无法用gb/t18853-2002评价净水滤芯的过滤性能。

经过部分有关评价过滤材料过滤性能的方法的文献调研，许慧等通过用显微镜网格计数法获得240μm标准粒子的截留率和160μm标准粒子的通过率评价尼龙血液过滤网的过滤性能，但此方法仅适用于评价粒径较大的颗粒物，如市政自来水和净水器滤芯的出水中存在的多是小粒径物质，低倍显微镜无法完成网格计数，而高倍显微镜的使用过于耗费人力与时间，无法完成大量样品的检测，该方法具有局限性，且较为复杂，使用不便。

公开号为cn203244814u的实用新型公布了一种用于饮用水处理的过滤性能评价装置，该装置通过测定过滤速度、水头损失及过滤前后的浑浊度值等指标，并经过体积换算获得过滤的速度以及过滤性能评价指数，该评价装置的后期数据处理过于繁琐。

公开号为cn104749335a的发明专利描述了一种水质检测系统、水质检测装置、移动终端和水质检测方法。该系统可便利高效的为饮用水提供溶解性总固体(tds)、硬度、重金属和ph的实时检测结果，但该系统仅仅是对饮用水的溶解性总固体、硬度、重金属和ph值具有检测结果，只与水质本身的优劣有关而无法直接对净水设备过滤器的过滤性能进行准确检测和评价。

公开号为cn106198353a的发明专利公开一种净水设备用水质监测系统。该发明在净水单元的滤芯连接处设置滤芯水质电导率传感器，用于监测滤芯使用过程中的水质变化，只有在滤芯出现状况时才可以检测出效果，而无法对新制备的滤芯的过滤性能进行检测与评价。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的无法直接有效的对过滤器的过滤性能进行检测与评价等问题，本发明提供了一种检测过滤器过滤性能的方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种检测过滤器过滤性能的方法，至少包括以下步骤：

步骤s01、配制检测试液；

步骤s02、对待测过滤器进行预处理；

步骤s03、将一个或多个经过预处理的待测过滤器连接至测试水路中，把所述检测试液通入所述测试水路；

步骤s04、在所述测试水路的每个待测过滤器进水口取进水水样，同时在每个待测过滤器出水口取出水水样；

步骤s05、分别对取出的所述进水水样、出水水样进行均质处理；

步骤s06、测量所述进水水样、出水水样的颗粒物数量，并根据测量得到的所述进水水样的颗粒物数量、出水水样的颗粒物数量计算颗粒物去除率。

相对于现有技术，本发明实施例提供的检测过滤器过滤性能的方法，直接、有效的对过滤器的过滤性能进行检测，直接通过颗粒物的去除率评价过滤器的过滤性能。该方法具有操作简便、难度低、干扰小、数据处理简单、结果可量化且量化精准等特点；还可以根据需要同时对多个过滤器进行过滤性能测试，可实现大批量样品检测，批量检测具有结果准确、检测效率高、互不干扰、人力成本低、测定操作成熟度高、测试结果稳定性好、检测成本有所降低的特点；该方法简单易行，可控性强，兼容性好，适宜于推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的检测过滤器过滤性能的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的检测过滤器过滤性能的方法的水路系统图示意图；

图3是本发明实施例提供的检测过滤器过滤性能的方法的检测单元结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例提供一种检测过滤器过滤性能的方法，至少包括以下步骤：

步骤s01、配制检测试液；

步骤s02、对待测过滤器进行预处理；

步骤s03、将一个或多个经过预处理的待测过滤器连接至测试水路中，把所述检测试液通入所述测试水路；

步骤s04、在所述测试水路的每个待测过滤器进水口取进水水样，同时在每个待测过滤器出水口取出水水样；

步骤s05、分别对取出的所述进水水样、出水水样进行均质处理；

步骤s06、测量所述进水水样、出水水样的颗粒物数量，并根据测量得到的所述进水水样的颗粒物数量、出水水样的颗粒物数量计算颗粒物去除率。

下面对上述检测方法做详细的解释说明。

步骤s01中，配制检测试液时，要求配制的所述检测试液中粒径在2μm以下的颗粒物占总颗粒数量的10％～20％、粒径在5μm以下的颗粒物占总颗粒数量的25％～35％、粒径在10μm以下的颗粒物占总颗粒数量的50％～60％，粒径在80μm以下的颗粒物占总颗粒数量的90％以上、粒径在120μm以下的颗粒物占总颗粒数量的98％以上。颗粒物的含量、粒径组成和粒径分布如上的检测试液较为接近实际过滤器过滤净化的水体，以确保本检测方法测试的过滤性能与过滤器实际使用时的性能有很好的一致性。

优选地，所述检测试液中颗粒物为氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、硅酸钙、硅酸钠、硅酸镁、高岭土中的至少一种。因为选用的所述颗粒物不仅能够对待测的过滤器进行有效的检测，而且在测量过程中颗粒物的理化性质不易发生变化，还容易清理。

优选地，所述检测试液中颗粒物的浓度为1～25mg/l。用以模拟过滤器使用时的实际水体颗粒物条件，更有利于过滤器过滤性能的测试。

按照目前颗粒物的技术水平，可以进一步优选地，所述检测试液可由gb/t28957.1-2012氧化硅试验粉尘、gb/t28957.2-2012氧化铝试验粉尘或满足iso12103-1标准的亚利桑那试验粉尘中的一种或多种与自来水混合配置而成。上述gb/t28957.1-2012、gb/t28957.2-2012、iso12103-1标准均为现行标准，当现行标准作废时，仍然采用二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛、硅酸钙、硅酸钠、硅酸镁、高岭土中的至少一种配制检测试液。

步骤s02中，对待测过滤器进行预处理，主要是避免待测过滤器不洁净，表面附着细微颗粒物可能会影响检测结果，通过预处理，排除意外干扰。

优选地，预处理可以采用自来水或超纯水。通过自来水或超纯水对待测过滤器的清洗，将附着在待测过滤器表面的细微颗粒物进行清除。

优选地，预处理3～6次，自来水或者超纯水清洗处理5min～10min，确保充分去除待测过滤器自带的颗粒物，同时避免清洗时间过长可能引入其他颗粒物杂质，尽可能排除其他外界因素的影响。

优选地，所述自来水或超纯水清洗待测过滤器时流量为0.5～4.8l/min，水压为0.2～0.4mpa，测试流量和水压与市政自来水一致，以避免清洗过程流量和水压与常规使用时不一样造成待测过滤器性能发生改变或者无法准确检测待测过滤器在真实使用过程中的性能。

优选的，所述待测过滤器的材质可以是棉、纸、布、合成纤维、金属、陶瓷、活性炭、合成有机材料中的一种或几种的复合。换一句话就是本发明涉及的过滤器，是由棉、纸、布、合成纤维、金属、陶瓷、活性炭、合成有机材料中的一种或复合制造而成；形成的过滤器可以是滤袋、滤网、滤芯、微孔滤膜、超滤滤膜、纳滤滤膜、反渗透滤膜、水质过滤器中的一种或几种的复合。

步骤s03中，测试水路如图2所示，测试前，将测试水路按照如图2所示的方式连接各个部件。

具体是，清洗单元盛放自来水或者超纯水，检测试液单元盛放检测试液，清洗单元和检测试液单元分别单独与水泵通过管道进行连通，水泵、恒流单元、分流单元通过管道依次连通，再将一个或者多个待测过滤器并联接入检测单元中，即可。连接好测试水路后，先开启步骤s02的清洗过程，当待测过滤器经过清洗后，可以开启检测试液单元的检测试液，让检测试液按照测试水路流过待测过滤器。其中，图3显示具体的检测单元结构。图3中，待测过滤器接入检测水路中，在进水口处取进水水样，在待测过滤器出水口处取出水水样，分别进行均质处理，然后分别进行颗粒物的检测，并将检测后的水样排放到排水单元中。

优选地，所述检测试液流过待测过滤器时流量为0.5～4.8l/min，水压为0.2～0.4mpa，测试流量和水压与市政自来水一致，以避免检测试液流过程流量和水压与常规使用时不一样造成待测过滤器性能发生改变而可能影响检测结果，或者无法准确检测待测过滤器在真实使用过程中的性能。

优选地，在步骤s04进行水样取样之前，应当确保测试水路中检测试液已经开启10min～30min，检测试液在水路中流动的时间在10min～30min之间，可以确保短时间内通过待测过滤器的颗粒物总量接近于正常使用的该过滤器定额净水量中的颗粒物总量，从而提高测量的准确性。

优选地，在待测过滤器进水口取进水水样时，取出的进水水样为0.5l～1.0l，避免进水水样取样过小而造成取样误差或者取样量较大造成水样均质时间不合理。

同样地，在待测过滤器出水口取出水水样时，取出的出水水样为0.5l～1.0l，同样避免出水水样取样量过小造成取样误差大或者取样量过大而造成水样均质时间过长。

步骤s04中，对取出的进水水样、出水水样分别进行均质处理，主要是避免水质颗粒物分布不均匀，同时避免发生沉聚。

优选地，取出的所述进水水样和出水水样在均质处理时，均需要置于振荡器上，以120～280r/min的转速震荡5min～15min；

或者均置于超声水浴中常温超声处理5min～10min；

或者先置于振荡器上，以120～280r/min的转速震荡5min～15min，再置于超声水浴中常温超声处理5min～10min。

震荡处理，可以避免取出的进水水样中不同水层颗粒物分布不均；而超声处理，可以避免部分颗粒物在待测过程中出现凝集现象，超声时间不宜过长，以避免超声时间长，导致水样受热，颗粒物的粒径和数量发生变化。常温超声处理，最大限度的避免了温度变化导致颗粒物粒径和数量发生变化。

步骤s06中，上述经超声处理的进水水样、出水水样在测试到第4份～第6份时，颗粒物的平均测试结果有效，确保每个样品测试时测试通道中的样品与被测样品完全一致，保证测试的准确性和稳定性，而在第1至第3份的测试结果，往往因为误差过大而无法准确测量。

优选地，进行颗粒物的测量时，采用液体颗粒计数器、激光粒度分布仪、纳米粒度仪中的任一种。

优选地，在采用液体颗粒计数器对水样进行测量之前，为确保体液体颗粒计数器的测试通道中无颗粒物残留，以避免影响测试结果的准确性，需要采用超纯水对所述液体颗粒计数器进行反复冲洗。

优选地，冲洗次数3～6次，确保所述液体颗粒计数器洁净。

更进一步地，清洗所述液体颗粒计数器的超纯水，应当通过0.45μm及以下的微孔滤膜过滤，排除超纯水中颗粒物对液体颗粒计数器的干扰。

优选地，所述液体颗粒计数器的测试档xμm选择在1～400μm范围内、水样单次进样量设定为60～100ml；在该测试档内以及水样单次进样量内，可以确保每次进样量都满足液体颗粒计数器的进样要求。

经过上述液体颗粒计数器的测量，得到进水水样颗粒物数量和出水水样颗粒物数量，并根据进水水样颗粒物数量和出水水样颗粒物数量计算待测过滤器颗粒去除率，由颗粒去除率判断过滤器的过滤性能。

具体地，颗粒去除率的计算公式如下式(i)所示：

本发明上述实施例提供的检测过滤器过滤性能的方法，通过对过滤器进水口和出水口处的水样的颗粒物含量的检测和统计，直接评价过滤器的过滤性能。

该方法具有操作简便、难度低、干扰小、数据处理简单、结果可量化、且量化精准等特点；还可以根据需要同时对多个过滤器进行过滤性能测试，可实现大批量样品检测，批量检测具有结果准确、检测效率高、互不干扰、人力成本低，测定操作成熟度高，测试结果稳定性好，检测成本有所降低并且不损坏过滤器的特点；该方法简单易行，可控性强，兼容性好，适宜于推广。

为了更好的说明本分明实施例提供的检测过滤器过滤性能的方法，下面通过实施例对其做进一步的解释说明。

实施例1

本实施例提供的一种检测过滤器过滤性能的方法，具体涉及的制成过滤器的材料为pp棉滤芯。

该方法包括以下步骤：

(1)将过滤器(pp棉滤芯)用超纯水冲洗5min，冲洗时的流量为3.8l/min，水压为0.25mpa，同时用满足iso12103-1标准的亚利桑那试验粉尘a2配制成浓度为10mg/l的检测试液；

配制的检测试液中，粒径在2μm以下的颗粒物占总颗粒的12～15％、粒径在5μm以下的颗粒物占总颗粒的28～32％、粒径在10μm以下的颗粒物占总颗粒的50～55％，粒径在80μm以下的颗粒物占总颗粒的95％以上、粒径在120μm以下的颗粒物占总颗粒的99％以上；

(2)将过滤器用上述检测试液冲洗15min，检测试液的流量为3.8l/min，水压为0.25mpa；

(3)在上述检测试液冲洗的第10min，从过滤器的进水口取进水水样0.8l，同时在出水口取出水水样0.8l；

(4)分别将进水水样、出水水样置于振荡器上，200r/min震荡10min；

(5)将经过振荡器震荡处理的上述进水水样、出水水样置于超声水浴锅中常温超声处理10min；

(6)用经过0.45μm微孔滤膜过滤的超纯水对液体颗粒计数器进行反复冲洗3次，选择液体颗粒计数器测试档5μm、控制水样单次进样量设定为80ml；

将上述经超声处理的进水水样、出水水样各自用已冲洗的液体颗粒计数器测试6次，第4次至第6次的测试结果的平均值为水样中直径≥5μm的颗粒物浓度。具体的检测结果如表1所示。

表1某pp棉滤芯过滤性能测试结果

根据表1的数据，计算颗粒去除率：即该过滤器(pp棉滤芯)对5μm以上颗粒物的去除率为95.2％。

实施例2

本实施例提供的一种检测过滤器过滤性能的方法，具体涉及的制成过滤器的材料为活性炭复合滤芯。

该方法包括以下步骤：

(1)将超滤活性炭复合滤芯用超纯水冲洗10min，冲洗时，超纯水的流量为3.5l/min，水压为0.33mpa，同时用gb/t28957.2-2012氧化铝试验粉尘m3和满足iso12103-1标准的亚利桑那试验粉尘a2配制成浓度为10mg/l的检测试液；

配制的检测试液中，粒径在2μm以下的颗粒物占总颗粒的10～13％、粒径在5μm以下的颗粒物占总颗粒的30～33％、粒径在10μm以下的颗粒物占总颗粒的50～55％，粒径在80μm以下的颗粒物占总颗粒的95％以上、粒径在120μm以下的颗粒物占总颗粒的99％以上；

(2)将超滤活性炭复合滤芯用上述检测试液冲洗20min，检测试液的流量为3.5l/min，水压为0.33mpa；

(3)在上述检测试液冲洗的第15min，从过超滤活性炭复合滤芯的进水口取进水水样1.0l，同时在出水口取出水水样1.0l；

(4)分别将进水水样、出水水样置于振荡器上，200r/min震荡15min；

(5)将经过振荡器震荡处理的上述进水水样、出水水样置于超声水浴锅中常温超声处理10min；

(6)用经0.45μm微孔滤膜过滤的超纯水将上述液体颗粒计数器冲洗3次，选择液体颗粒计数器测试档5μm、水样单次进样量设定为90ml；

上述经超声处理的进水水样、出水水样各自用已冲洗的液体颗粒计数器测试6次，第4次至第6次的测试结果的平均值为水样中直径≥2μm的颗粒物浓度。具体的检测结果如表2所示。

表2某净水设备超滤活性炭复合滤芯过滤性能测试结果

根据表2的数据，计算颗粒去除率：即该净水设备超滤活性炭复合滤芯对5μm以上颗粒物的去除率为94.5％。

实施例3

本实施例提供的一种检测过滤器过滤性能的方法，具体涉及的过滤器为水质处理器。

该方法包括以下步骤：

(1)将水质处理器用自来水冲洗10min，冲洗时流量为4.2l/min，水压为0.35mpa；同时用gb/t28957.2-2012氧化铝试验粉尘m2和满足iso12103-1标准的亚利桑那试验粉尘a2配制成浓度为5mg/l的检测试液；

配制的检测试液中，粒径在2μm以下的颗粒物占总颗粒的15～20％、粒径在5μm以下的颗粒物占总颗粒的30～35％、粒径在10μm以下的颗粒物占总颗粒的50～55％，粒径在80μm以下的颗粒物占总颗粒的95％以上、粒径在120μm以下的颗粒物占总颗粒的98％以上；

(2)将水质处理器用检测试液冲洗20min，冲洗时，检测试液的流量为4.2l/min，水压为0.35mpa；

(3)在上述检测试液冲洗的第10min，从水质处理器的进水口取进水水样0.6l，同时在出水口取出水水样0.6l；

(4)分别将进水水样、出水水样置于振荡器上，160r/min震荡10min；

(5)将经过振荡器震荡处理的上述进水水样、出水水样置于超声水浴锅中常温超声处理5min；

(6)用经过0.45μm纳滤膜过滤的超纯水对液体颗粒计数器进行反复冲洗3次，选择液体颗粒计数器测试档2μm、控制水样单次进样量设定为60ml；

将上述经超声处理的进水水样、出水水样各自用已冲洗的液体颗粒计数器测试6次，第4次至第6次的测试结果的平均值为水样中直径≥2μm的颗粒物浓度。检测结果如表3所示。

表3某水质处理器过滤性能测试结果

根据表3的数据，计算颗粒去除率：即该水质处理器对2μm以上颗粒物的去除率为91.1％。

实施例4

本实施例提供的一种检测过滤器过滤性能的方法，具体为同时评价四个净水设备滤芯过滤性能。

该方法包括以下步骤：

(1)将四个净水设备滤芯s1、s2、s3和s4并联连接至水路测试通道，并分别用超纯水冲洗，冲洗时流量为4.0l/min，水压为0.34mpa；同时用gb/t28957.2～2012氧化铝试验粉尘m1、m2和满足iso12103～1标准的亚利桑那试验粉尘a2配制浓度为5mg/l的检测试液；

配制的检测试液中，粒径在2μm以下的颗粒物占总颗粒的10～15％、粒径在5μm以下的颗粒物占总颗粒的33～35％、粒径在10μm以下的颗粒物占总颗粒的55～60％，粒径在80μm以下的颗粒物占总颗粒的98％以上、粒径在120μm以下的颗粒物占总颗粒的99％以上；

(2)将四个净水设备滤芯s1、s2、s3和s4用检测试液冲洗20min，冲洗时，检测试液的流量为4.0l/min，水压为0.34mpa；

(3)在上述检测试液冲洗的第10min，分别从四个净水设备滤芯s1、s2、s3和s4的进水口取进水水样0.8l，同时在各自净水设备滤芯s1、s2、s3和s4的出水口取出水水样0.8l；

(4)分别将进水水样、出水水样置于振荡器上，200r/min震荡15min；

(5)将经过振荡器震荡处理的上述进水水样、出水水样置于超声水浴锅中常温超声处理10min；

(6)用经过0.45μm微孔滤膜过滤的超纯水对液体颗粒计数器进行反复冲洗3次，选择液体颗粒计数器测试档2μm、水样单次进样量设定为80ml；

将上述经超声处理的水样用已冲洗的液体颗粒计数器测试6次，第4次至第6次的测试结果的平均值为水样中直径≥2μm的颗粒物浓度。具体检测结果如表4所示。

表4四个净水设备滤芯过滤性能测试结果

根据表4的数据，分别计算各个净水设备滤芯的颗粒去除率：其中，

s1：

s2：

s3：

s4：

即净水设备滤芯s1、s2、s3和s4对2μm以上颗粒物的去除率为93.3％、94.1％、94.8％和93.6％，从而可以判断出四个净水设备滤芯的过滤性能为s3＞s2＞s4＞s1。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。