一种树脂预处理装置及方法
技术领域
本发明属于材料处理技术领域，尤其涉及一种树脂的预处理装置及预处理方法。
背景技术
载人航天产品尤其空间站中，再生水制备及循环处理的过程中需要用到不同种类的树脂，此类树脂具有指标精度高、单次需求批量小的特点，而空间站用树脂具有特殊性能，需要在地面状态时进行预处理。树脂预处理的效果对树脂的使用性能起着决定性的影响，而空间站用树脂的使用寿命属于不可测项目，因此空间站用树脂的预处理过程极为关键。
目前，没有专门用于空间站用树脂预处理要求的预处理装置，以往的处理方法是用预处理介质在水槽中对树脂进行浸泡——冲洗——浸泡的反复过程，每隔既定的时间对清洗介质进行离线采样、测试，以初步判定清洗效果，再依据测试和分析的结果判断预处理效果，由于预处理耗费时间较长(12-24h)，且需要人工全程参与，整个过程操作繁琐，预处理效率低下，且预处理过程中容易带入污染物而影响树脂的处理精度，难以满足空间站用树脂的预处理要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种减少预处理过程的人工干预，提升处理效率和可靠性，能够满足空间站用树脂预处理要求的预处理装置及方法。
本发明的第一方面提供一种树脂预处理装置，包括预处理介质储存单元、树脂处理单元、采样检测单元、废液回收单元和驱动单元；所述预处理介质储存单元、树脂处理单元和废液回收单元通过管路顺序连接；
所述预处理介质储存单元，用于储存预处理介质；
所述树脂处理单元，用于通过流过的预处理介质对其中的树脂进行预处理；
所述采样检测单元，用于监测和采集树脂预处理所需的各项参数指标；
所述驱动单元，用于驱动所述预处理介质储存单元中的预处理介质沿所述管路流过所述树脂处理单元，并流回所述废液回收单元；
所述废液回收单元，用于回收经所述树脂处理单元处理后流出的废液。
进一步，所述驱动单元为蠕动泵。
进一步，所述树脂预处理装置还包括机柜，所述预处理介质储存单元、树脂处理单元、采样检测单元、废液回收单元、驱动单元和管路集成在所述机柜内。
进一步，所述采样检测单元包括温度传感器、PH仪和电导仪；
所述温度传感器，用于监测所述树脂处理单元内液体的温度；
所述PH仪，用于检测所述树脂处理单元处理后流出的液体的PH值；
所述电导仪，用于检测所述树脂处理单元处理后流出的液体的电导率。
进一步，所述管路上设置有流速调节单元和采样检测流控单元；
所述流速调节单元，用于调节经过所述树脂处理单元内的预处理介质的流速；
所述采样检测流控单元，用于控制所述电导仪和所述PH仪所在管路的通断。
进一步，所述流速调节单元包括调节阀和第一电磁阀，所述调节阀设置在所述预处理介质储存单元与所述树脂处理单元之间的第一管路上，所述第一电磁阀设置在所述树脂处理单元与所述废液回收单元之间的第二管路上。
进一步，所述采样检测流控单元包括第二电磁阀和第三电磁阀，所述PH仪通过第一支路与所述第二管路并联，所述电导仪通过第二支路与所述第二管路并联，所述第二电磁阀设置在所述第一支路上所述PH仪的液体流入侧，所述第三电磁阀设置在所述第二支路上所述电导仪的液体流入侧。
进一步，所述第一管路上设置有流量计，所述第一支路上所述PH仪的液体流出侧设置有第一止回阀，所述第二支路上所述电导仪的液体流出侧设置有第二止回阀。
进一步，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第一止回阀和所述第二止回阀与液体接触点均采用聚四氟材料。
本发明的另一方面在于提供一种树脂预处理方法，包括如下步骤：
1)将超纯水放入所述预处理介质储存单元，冲洗流道；
2)将所述预处理介质放入所述预处理介质储存单元，将树脂放入所述树脂处理单元；
3)控制所述驱动单元工作，调节预处理介质温度和管路内流速至预定范围；
4)利用所述采样检测单元每间隔预定时间对尾液的PH值和电导率进行采样；
5)当采样的PH值和电导率达到预定标准时控制树脂预处理装置停止工作。
本发明的树脂预处理装置，可以实现空间站用树脂类产品的自动化预处理工作，能够实现在线监测树脂预处理所需的各项参数指标，能够有效的提升树脂预处理的效率和可靠性，同时节省人力资源成本。该装置已经在空间站部分子系统用的树脂转型预处理中进行了实践验证，并逐步推广到空间站用的更多种类的树脂预处理工作。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
图1为本发明的树脂预处理装置的原理示意图；
图2为本发明的树脂预处理装置的结构示意图；
图3为本发明的树脂预处理装置的工作流程示意图；
图4为本发明的树脂预处理方法的工作流程示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
如图1所示，本发明的树脂预处理装置，包括预处理介质储存单元11、树脂处理单元12、采样检测单元、废液回收单元13和驱动单元14；所述预处理介质储存单元11、树脂处理单元12和废液回收单元13通过管路顺序连接；
所述预处理介质储存单元11，用于储存预处理介质，在装置工作时为装置提供预处理介质，由于介质可能为酸液、超纯水等，该箱体材料为耐酸碱腐蚀材料如玻璃。
所述树脂处理单元12，树脂处理单元12中放置有待处理的树脂，用于通过流过的预处理介质对其中的树脂进行预处理。
所述采样检测单元，用于监测和采集树脂预处理所需的各项参数指标，如监测树脂预处理装置内液体的温度变化、处理后尾液的电导率和PH值等指标。
所述驱动单元14，用于驱动所述预处理介质储存单元11中的预处理介质沿所述管路流过所述树脂处理单元12，并流回所述废液回收单元13。
所述废液回收单元13，用于回收经所述树脂处理单元12处理后流出的废液，满足化学尾液专门存放、处理的需要。
本发明将预处理介质储存单元、树脂处理单元、采样检测单元和管路循环系统等集成在一起，实现树脂处理过程的自动化，减少人工干预，提升效率和可靠性，并且通过在线的手段对预处理介质进行采样与判读，并依据采样结果对树脂的预处理效果进行判定，使得预处理后的树脂能够满足空间站用树脂预处理要求。
可选的，所述驱动单元14为蠕动泵，蠕动泵的工作原理是通过对橡胶软管的间断挤压、回弹来促使液体流动，有比较好的化学耐受性，且流经液体与泵为非接触式工作模式，没有多余物引入风险，能够进一步提升树脂预处理效果。本实施例中将蠕动泵设置在了预处理介质储存单元11和树脂处理单元12之间的管路上，然而蠕动泵在管路上的设置位置可以根据实际情况进行选择，本发明并不以此为限制。
可选的，所述采样检测单元包括温度传感器21、PH仪22和电导仪23；所述温度传感器21，用于监测所述树脂处理单元12内液体的温度；所述PH仪22，用于检测所述树脂处理单元12处理后流出的液体的PH值；所述电导仪23，用于检测所述树脂处理单元12处理后流出的液体的电导率。
可选的，所述管路上设置有流速调节单元和采样检测流控单元；
所述流速调节单元，用于调节经过所述树脂处理单元12内的预处理介质的流速，以控制树脂处理单元12内预处理介质的流量；
所述采样检测流控单元，用于控制所述电导仪23和所述PH仪22所在管路的通断，通过控制电导仪23和所述PH仪22所在管路的通断，可以选择是否进行电导率和PH值监测。
可选的，所述流速调节单元包括调节阀31和第一电磁阀32，所述调节阀31设置在所述预处理介质储存单元11与所述树脂处理单元12之间的第一管路15上，所述第一电磁阀32设置在所述树脂处理单元12与所述废液回收单元13之间的第二管路163上。需要说明的是，树脂处理单元12中的预处理介质流量并不局限以此方式进行控制，也可以通过管路管径大小来进行控制，例如将树脂处理单元12上游的第一管路15的管径设置大于树脂处理单元12下游的第二管路16的管径。
可选的，所述采样检测流控单元包括第二电磁阀33和第三电磁阀34，所述PH仪22通过第一支路与所述第二管路16并联，所述电导仪23通过第二支路与所述第二管路16并联，所述第二电磁阀33设置在所述第一支路上所述PH仪22的液体流入侧，所述第三电磁阀34设置在所述第二支路上所述电导仪23的液体流入侧。
可选的，所述第一管路15上设置有流量计，以便于查看管路中液体的流速，树脂的预处理的本质为化学反应过程，预处理介质的流经速率对反应速度和效果有直接的影响，因此树脂预处理装置需要进行流量控制，而流量计可以对装置内预处理介质的流速进行精确的监测和反馈，以便调节阀31进行调节控制。所述第一支路上所述PH仪22的液体流出侧设置有第一止回阀36，所述第二支路上所述电导仪23的液体流出侧设置有第二止回阀37，防止从PH仪22和电导仪23流出的液体回流影响PH值和电导率的监测结果。
可选的，所述第一电磁阀32、所述第二电磁阀33、所述第三电磁阀34、所述第一止回阀36和所述第二止回阀37与液体接触点均采用聚四氟材料，避免由于阀的原因造成预处理剂的污染，以致尾液的检测不能达标。管路选用聚氨酯材料的软管，通径为DN8；机械接口均采用快插密封结构(非标件除外)，非标件结构用聚四氟制作。
如图2所示，所述树脂预处理装置还包括机柜1，所述预处理介质储存单元11、树脂处理单元12、采样检测单元、废液回收单元13、驱动单元14和管路集成在所述机柜1内，机柜1底部带有可止锁轮子，方便设备移动与使用。机柜1上还可选择的集成有显示仪表5来显示预处理过程所需监测的各项指标，以及控制泵、电磁阀等工作和停止的控制装置4。
为了使本领域技术人员更加清楚理解本发明树脂预处理装置的工作原理，现将结合图3将树脂预处理装置工作流程说明如下：
a)准备工作：首先用少量超纯水(5-10升)放入预处理介质箱，设备上电运行，冲洗流道；
配置预处理介质，预处理介质为溶液，根据待处理的树脂不同而进行不同的配置。
b)锁定位置：装置为可移动式，在工作之前应将装置的脚轮锁定，避免发生滑移等情况。
c)树脂放入：树脂放入装置内的树脂处理器中。
d)装置加电：设备上电，检查各传感器初始值是否正常，确认设定参数如流量等。
e)泵工作：打开泵，监测查看液体流速是否显示正常。
f)温度检测：监测预处理介质温度值，看是否在许可范围内，如果超过树脂预处理技术要求许可范围，应该对预处理介质进行升温或者冷却。
g)调节流速：调节电磁阀、调节阀31，将液体流速调节在许可范围内(5L/min-10L/min)
h)树脂状态检查：查看树脂处理器中树脂应该全部没入液面中，如果出现异常，可轻轻摇晃装置将较大的气泡赶出树脂处理器。
i)指标预设：可设预处理洗时间及冲洗指标，当达到预处理要求值时，系统关闭泵、电磁阀、调节阀31各阀门。
j)采样：每间隔一定时间(5-8min)对尾液的PH值和电导率进行采样。
k)存放：将预处理后的树脂进行短期存放。
如图4所示，本发明的树脂预处理方法，包括如下步骤：
S11：将超纯水放入所述预处理介质储存单元，冲洗流道；
S12：将所述预处理介质放入所述预处理介质储存单元，将树脂放入所述树脂处理单元；
S13：控制所述驱动单元工作，调节预处理介质温度和管路内流速至预定范围；
S14：利用所述采样检测单元每间隔预定时间对尾液的PH值和电导率进行采样；
S15：当采样的PH值和电导率达到预定标准时控制树脂预处理装置停止工作。
以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施方式。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。
