离子过滤柱以及淋洗液发生器的制作方法

1.本实用新型涉及离子分析技术领域，具体为一种离子过滤柱以及淋洗液发生器。


背景技术：

2.在淋洗液发生器等对水质要求较高的仪器中，离子过滤柱由于能够有效吸附水中的阴离子和阳离子，在对水进一步做去离子化处理过程中具有良好的效果，因而离子过滤柱被广泛研究和使用。
3.现有的离子过滤柱中，如需过滤掉水中的阴离子和阳离子，则通常需要阴离子过滤柱和阳离子过滤柱两根离子过滤柱，其中一根离子过滤柱的流体出口与另一根离子过滤柱的流体入口相连通，分别对阴离子和阳离子进行过滤，操作较繁琐，成本较高，且过滤所需周期长。
4.对此，现有技术提出了将两根过滤柱设计在同一套系统中，并行过滤的整机过滤系统，从而简化了安装程序，降低了设备成本，减小了装置占用空间(例如，参照专利文献1)。
5.又如，还提出了一种多级过滤柱，该多级过滤柱提供了一种高度集成的过滤柱，空间占用小，过滤效果好(例如，参照专利文献2)。
6.现有技术文献
7.专利文献
8.专利文献1：cn207957948u
9.专利文献2：cn207671796u
10.然而，上述使用的离子过滤系统是将两根离子过滤柱作为一套系统来进行设计和应用，为达到良好的过滤效果，柱中一般只能填充一种材料。由于长时间的使用会导致填充材料失效，更换时两根离子过滤柱需要同时进行更换，前期设备的生产成本及后期更换过滤柱的成本较为昂贵。
11.此外，为了实现不同种类离子的过滤，可以将过滤不同种类离子的离子过滤柱串联在同一流道当中。但是，若将一根离子过滤柱的流体出口连接至另一根离子过滤柱的流体入口，并在两根离子过滤柱中分别填入不同的分离材料，会导致空间占用过大，难以集成化的问题；若将两种不同的分离材料装入同一根离子过滤柱中，不同分离材料之间又会相互影响，导致过滤效果降低。
12.因此，本实用新型的目的在于公开一种离子过滤柱，兼顾空间占用问题和离子过滤的效果。


技术实现要素：

13.针对现有技术中存在的空间占用和离子过滤效果难以兼顾的问题，本实用新型提供一种离子过滤柱，包括：外壳；位于外壳内部且填充有第一分离材料的第一腔室，位于外壳内部且填充有第二分离材料的第二腔室；位于第一腔室和第二腔室之间，用来阻隔第一
分离材料和第二分离材料，并且可供样品流体通过的第一滤片。
14.由此，本实用新型通过在单根离子过滤柱内同时设置第一腔室和第二腔室，第一腔室中过滤完的流体经过第二腔室继续过滤，且分离材料不能通过第一滤片，从而实现在单根离子过滤柱中，同时针对不同种类离子或者物质的过滤。由于第一腔室和第二腔室之间仅使用薄层状的第一滤片进行分隔，大大减少了现有技术中连通不同离子过滤柱所需部件的数量和体积，减小了离子过滤柱的空间占用。通过以上方式，该离子过滤柱能够兼顾空间占用和离子过滤效果。
15.进一步地，第一分离材料为阴离子交换树脂，第二分离材料为阳离子交换树脂，通过在第一腔室中装入阴离子交换树脂，在第二腔室中装入阳离子交换树脂，该离子过滤能够在占用较小空间的前提下，兼具对于阴离子和阳离子的过滤功能。
16.进一步地，第一滤片为多孔结构。多孔结构的第一滤片，可以通过孔径的调整，匹配不同类型的分离材料的阻隔要求以及样品流体的通过需求，通用性良好。
17.进一步地，可通过第一滤片的样品流体为液体或气体。该离子过滤柱可以适配于液体或者气体中的离子过滤。
18.进一步地，外壳包括前端盖和后端盖，前端盖中设置有前毛细管流道，前毛细管流道连通上游流路和第一腔室，后端盖中设置有后毛细管流道，后毛细管流道连通下游回路和第二腔室。前、后毛细管流道能够降低穿过离子过滤柱中液体或者气体的流速，通过降低气体流速，可以提升过滤效果。
19.进一步地，外壳还包括第一柱体、前端盖和第一滤片共同围合成第一腔室，第二柱体、后端盖和第一滤片围合成第二腔室。上述第一柱体和第二柱体可分离的外壳结构，当其中任何一方中的分离材料失效时，均可以拆开重新装填，有效提升了离子过滤柱的使用经济性。
20.进一步地，离子过滤柱还包含设置在前端盖和第一腔室之间，以及设置在后端盖和第二腔室之间的第二滤片。第二滤片能够进一步滤除部分流体中的杂质，并且防止分离材料向其他部件渗漏。
21.进一步地，前端盖、第一柱体、第二柱体、后端盖依次相连，相邻两者之间均利用螺纹连接部相互连接。螺纹连接方式进一步方便了离子过滤柱的组装。
22.进一步地，前端盖、第一柱体、第二柱体、后端盖在靠近螺纹连接部的一端部均设置有突出部，突出部与第一滤片或者第二滤片抵接固定。通过突出部与滤片抵接固定的方式，在利用螺纹连接部装配相邻部件时，突出部与滤片之间的抵接，可以进一步增强螺纹连接部的密封效果，防止流体从离子过滤柱中泄漏。
23.本实用新型还提供了具有离子过滤柱的淋洗液发生器。
附图说明
24.图1是本实用新型实施方式中离子过滤柱的外观结构图；
25.图2是本实用新型实施方式中离子过滤柱的内部截面图。
26.附图标记：
27.1 外壳
28.2 第一腔室
29.3 第二腔室
30.4 第一滤片
31.5 第二滤片
32.6 螺纹连接部
33.7 突出部
34.10 前端盖
35.11 后端盖
36.12 第一柱体
37.13 第二柱体
38.100 前毛细管道
39.110 后毛细管道
具体实施方式
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
44.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.以下，参照附图说明本实用新型的实施方式。
46.本实施方式首先提供了一种用于过滤样品流体中离子的离子过滤柱，该离子过滤
柱包含外壳1、第一腔室2、第二腔室3和第一滤片4。其中，第一腔室2和第二腔室3位于外壳1内部，第一腔室2中填充有第一分离材料，第二腔室3中填充有第二分离材料。第一滤片4设置于第一腔室2和第二腔室3之间，第一滤片4起到阻隔第一分离材料和第二分离材料的作用，并且可供样品流体通过。
47.由此，本实用新型通过在单根离子过滤柱内同时设置第一腔室2和第二腔室3，第一腔室2中过滤完的流体经过第二腔室3继续过滤，且分离材料不能通过第一滤片4，从而实现在单根离子过滤柱中，同时对不同种类离子或者物质进行过滤。由于第一腔室2和第二腔室3之间仅使用薄层状的第一滤片4进行分隔，大大减少了现有技术中连通不同离子过滤柱所需部件的数量和体积，减小了离子过滤柱的占用空间。所以该离子过滤柱能够兼顾空间占用和离子过滤效果。
48.通过以上方式，由原来的两根并联或者串联的离子过滤柱简化为一根离子过滤柱里面设置多个腔室，并利用薄层状的第一滤片4将不同腔室隔开，在占用空间减小的前提下获得同样的过滤效果。
49.具体而言，参考图1，图1是本实施方式中离子过滤柱的外观结构图，本实施方式提供的离子过滤柱包含外壳1，外壳1进一步包含依次首尾相连的前端盖10、第一柱体12、第二柱体13和后端盖11。具体而言，前端盖10、第一柱体12、第二柱体13的尾部均设置有螺纹连接部，并且分别与第一柱体12、第二柱体13和后端盖11头部的螺纹连接部匹配连接，螺纹连接的方式可以使得装配离子过滤柱各部件的过程更加便捷。
50.离子过滤柱的内部结构可以参考图2，图2是本实施方式中离子过滤柱的截面图。如图2所示，离子过滤柱的主要结构包括外壳1、第一腔室2、第二腔室3、第一滤片4、第二滤片5和螺纹连接部6。
51.其中，外壳1包括前端盖10、后端盖11、第一柱体12和第二柱体13，如图2中的斜线区域所示。外壳1的整体结构可以是棱柱体，也可以是圆柱体，或者根据实际需要设计成合适的形状。外壳1的机械强度、热稳定性、化学稳定性皆要求良好，外壳1的材质应当不易被腐蚀，易于加工成型，例如可以采用pvc材料、abs树脂等高分子材料，还可以是玻璃、不锈钢等材质。外壳1所包含的前端盖10、第一柱体12、第二柱体13、后端盖11之间紧密连接，密封性好，流体不易外泄。
52.第一腔室2位于外壳1的内部，为第一柱体12的中空部分，由第一柱体12、前端盖10及第一滤片4围合而成。第二腔室3为第二柱体13的中空部分，第二柱体13、后端盖11及第一滤片4共同围合成第二腔室3。第一腔室2内填充有第一分离材料，如图2中的第一腔室2内的交叉阴影区域所示，第二腔室3内填充有第二分离材料，如图2中的第二腔室3内的交叉阴影区域所示，第一分离材料和第二分离材料用于过滤或者分离成分。本实施方式提供的离子过滤柱由于采用了前端盖10、第一柱体12、第二柱体13以及后端盖11相互之间均可拆卸的结构，当第一腔室2或者第二腔室3中任何一方内部填充的分离材料失效时，均可以将离子过滤柱整体拆开后重新装填分离材料，有效提升了离子过滤柱的使用经济性。
53.在本实用新型的一些实施方式中，第一腔室2内填充的第一分离材料可以是阴离子交换树脂，还可以是用于过滤或分离成分的固体物质。阴离子交换树脂可以是含有强碱性基团的阴离子树脂，如季铵基。在本实用新型的其它实施方式中，阴离子交换树脂还可以是含有弱碱性基团的弱碱性阴离子树脂，如伯胺基、仲氨基或叔氨基，这种阴离子交换树脂
的正电基团能与流体(例如溶液)中的其它阴离子吸附结合，从而产生阴离子交换作用。
54.在本实用新型的一些实施方式中，第二腔室3内填充的第二分离材料可以是阳离子交换树脂，还可以是用于过滤或分离成分的固体物质。阳离子交换树脂可以是强酸性阳离子交换树脂，如含有大量强酸性基团的磺酸基。在本实用新型的其它实施方式中，阳离子交换树脂还可以是弱酸性阳离子交换树脂，如含有弱酸性基团的羧基。这种阳离子交换树脂的负电基团能与流体(例如溶液)中的其它阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用。
55.本实施方式中，第一腔室2内填充有阴离子交换树脂，第二腔室3内填充有阳离子交换树脂，但在本实用新型的其他实施方式中，也可以在第一腔室2内填充阳离子交换树脂，而在第二腔室3内填充阴离子交换树脂。
56.第一滤片4位于第一腔室2和第二腔室3之间，主要用于阻隔第一分离材料和第二分离材料，且可供样品流体通过。在本实用新型的一些实施方式中，第一滤片4具有多孔结构，其孔径小于第一分离材料和第二分离材料的直径，大于流体的直径。根据不同的流体来选择合适的第一滤片4，以达到不同类型的分离材料的阻隔要求及样品流体的通过需求，减少了现有技术中连通不同离子过滤柱所需部件的数量和体积，减小了离子过滤柱的占用空间。在本实用新型的一些实施方式中，第一滤片4可以为具有离子交换功能的高分子材料，如对离子具有选择性透过的离子交换膜，还可以是双极性膜。第一滤片4固定在第一腔室2和第二腔室3之间，可根据第一分离材料和第二分离材料对流体的过滤速度及效果设定在合适的位置，使过滤效果达到最优。在本实用新型的一些实施方式中，如将第一滤片4设在第一腔室2和第二腔室3的正中间位置，换言之，第一腔室2与第二腔室3是长度相等的腔室，从而使得第一柱体12和第二柱体13是可以通用的，此外，第一滤片4还可以设在第一腔室2和第二腔室3之间的某一特定位置。
57.外壳1中的前端盖10包括前毛细管流道100，后端盖11包括后毛细管道110。前端盖10中的前毛细管道100连通上游流路(未示出)和第一腔室2，后端盖11中的后毛细管道110连通下游流路(未示出)和第二腔室3。前毛细管道100和后毛细管道110能够降低穿过离子过滤柱中液体或气体的流速，通过降低气体速度，可以提升过滤效果。离子过滤柱中的流体可以为水、载气等。本实用新型的一些实施方式中，与前端盖10中的前毛细管道100相连的流路结构是逐渐变窄的，呈梯形分布，使得流体在经过上游流路时具有缓冲的过程，以防止流体入口流速过快，在经过前毛细管流道100时造成流体的溅洒，导致流体的损失。与后端盖11中的后毛细管流道110相连的下游回路则逐渐变宽，也呈梯形分布。本实用新型的一些实施方式中的前毛细管道100和后毛细管道110可以为毛细管玻璃，也可以是针孔级别金属管道。
58.在本实用新型的其他实施方式中，前端盖10内还可以设有进样器(未示出)，使得前期流体得以顺利进入离子过滤柱，后端盖11内设有出样器(未示出)，出样器作无尘处理，确保过滤完的流体在流经后端盖11时不引入新的离子或者杂质。
59.外壳1中的第一柱体12和第二柱体13，主要作为第一腔室2和第二腔室3的中空部分的外部载体，可以为柱体或者筒体结构。第一柱体12和第二柱体13可单独拆卸，便于清洗和后期更换分离材料，第一柱体12和第二柱体13之间不会互相干扰，彼此作为独立的部件连接在一起。
60.离子过滤柱还包含设置在前端盖10和第一腔室2之间，以及设置在后端盖11和第
二腔室3之间的第二滤片5。第二滤片5能够进一步滤除部分流体中的杂质，并且防止分离材料向其他部件渗漏。第二滤片5的孔径要求小于分离材料的直径，大于流体的直径。根据不同的流体选择合适的第二滤片5，本实施方式中流体为水，第二滤片5可为由不同目数的金属网和支撑网经过包边工艺而制成的金属网，具有流量大、过滤效率高等特点，如滤材为磷铜网、不锈钢平纹网、斜纹网及不锈钢席型网。第二滤片5可以为单层，还可以为多层。本实用新型的一些实施方式中，第二滤片5的形状可以根据第一柱体12和第二柱体13的形状来匹配相对应形状的滤片，可以为圆形、矩形、椭圆形等。
61.离子过滤柱的前端盖10、第一柱体12、第二柱体13、后端盖11依次相连，相邻两者之间利用螺纹连接部6相互连接，通过螺纹连接部6使得第一柱体12嵌入前端盖10中，第二柱体13嵌入后端盖11中。螺纹连接部6的当量摩擦角应较大，实现可靠连接，防止松动。为确保其密封性良好，不会出现流体外泄，可以在螺纹连接部6内侧增加垫圈(未示出)。螺纹连接部6及垫圈(未示出)的形状可以根据第一柱体12和第二柱体13的横截面形状来设计，其直径根据第一柱体12和第二柱体13直接来调整以优化其密封效果。本实施方式中螺纹连接部6可以是螺栓，无需在被连接件上切制螺纹，不受被连接件材料的限制，构造简单，拆装方便，螺纹连接方式进一步方便了离子过滤柱的组装。本实施方式中的垫圈(未示出)可以是非金属垫片，如石棉、橡胶、合成树脂等。
62.离子过滤柱的前端盖10、第一柱体12、第二柱体13、后端盖11在靠近螺纹连接部6的一端端部均设置突出部7，突出部7与第一滤片4或者第二滤片5抵接固定。在利用螺纹连接部6装配相邻部件时，突出部7与滤片之间的抵接，可以进一步增强螺纹连接部6的密封效果，防止流体从离子过滤柱中泄漏。
63.本实用新型提供的离子过滤柱可以应用于淋洗液发生器中，提供一种具有离子过滤柱的淋洗液发生器，节省淋洗液发生器的占用空间和零件数量，降低生产成本。
64.以上仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。