[發明專利]基于原位光譜-電化學分析技術的膜污染監測裝置及方法

有效

• 申請號: 201710526047.5
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107328699B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 王捷;高菲;趙慧
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 陸藝

本發明公開了一種基于原位光譜?電化學分析技術的膜污染監測裝置及方法，該裝置包括帶有頂壁的過濾池1，分離膜片3，左池設置有進水口4，右池設置有出水口5，一端帶有環狀結構的工作電極7貫穿設置在左池中間的頂壁上，光纖探頭8貫穿左池的左壁、穿過工作電極的環并使右端設置在近分離膜片3處，片狀對電極9貫穿設置在右池中間的頂壁上，在左池的后壁的右下位置，貫穿設置有第一Ag/AgCl參比電極10，在右池的后壁的左下位置，貫穿設置有第二Ag/AgCl參比電極11，本發明的裝置能在線監測分析不同分離膜片污染情況，從而制定合適的清洗方案，且操作簡便、測量速度快，易于工業化，測量準確度高、靈敏度高、占地少、可操控性強。

技術領域

本發明涉及一種膜污染監測裝置及方法，更具體地說，是涉及一種基于原位光譜-電化學分析技術的膜污染監測裝置及方法。

背景技術

超濾技術自研發誕生以來得到了飛速的發展，就目前來說超濾膜在飲用水及廢水處理等行業已經得到較為廣泛的應用且都取得了較好的效果。與傳統的水處理技術相比，超濾膜產水水質好，尤其是提高了濁度及微生物的去除。而在廢水處理領域，超濾膜較多的被用于市政污水的處理，研究表明，超濾膜技術幾乎可完全去除一般的細菌、病毒及懸浮固體顆粒物，并且對生化指標BOD、COD、氮磷等污染物質都有一定的去除作用，基本能夠滿足回用水的標準。

然而在超濾膜的應用中，膜污染是影響其工作效率，阻礙技術推廣的重要因素。膜污染是指在膜在工藝運行過程中，過濾液膠體粒子、溶解性大分子及微小顆粒等物質由于與膜面存在物理、化學、生化的相互作用或機械作用，而引起在膜表面或膜孔內吸附、沉積等現象，造成膜孔徑變小或堵塞，致使膜滲透通量下降及分離特性變差的現象。膜污染現象可導致膜產水率下降，影響膜的穩定運行，并且會降低膜的使用壽命增加更換頻率進而使運行成本上升。

自從膜分離過程誕生，人們致力于膜污染監測分析方法的研究一直未停歇過。目前膜污染監測分析方法分為在線和離線兩種。在線手段只是通過測定跨膜壓差、膜通量來說明膜污染發生，然而通過對這些宏觀數據的比較分析無法明確膜面污染程度以及解釋膜污染作用機理。離線手段通常使用掃描電鏡、紅外光譜分析、原子力顯微鏡等微觀表征手段，然而這些表征方法需要對污染膜進行前處理，操作不慎會破壞膜表面污染層，觀測后膜無法再使用。且無法對膜污染過程進行在線監測，不能實時的觀測膜污染行為。綜上所述，開發新型膜污染在線監測裝置及方法，已經成為目前精確應用膜技術的重要問題。

光纖光譜儀是光譜儀的一個分支，其利用了陣列CCD同時采集不同波長的光譜信息，結構上更加穩定。又因為光纖光譜儀體積小、采集光譜速度快，目前已經廣泛應用于工業領域。電化學交流阻抗法是利用電化學等效電路在正弦交流電作用下的特性來實現電化學參數測量的方法，是一種無損測量技術，對各種化學和物理性能有很高的靈敏度，可為有機涂層、傳感器、電池及其相關材料性能研究等眾多應用研究提供有價值的信息。通過將光纖光譜儀獲取的光學信息與電化學工作站獲取的電化學信息相結合，一方面可獲得膜面污染物的分子水平上的信息，另一方面可以獲取物質在膜面上的沉積過程信息，能夠極大豐富對膜污染機理及膜界面上變化的分析手段和研究方法，在開發新型膜污染在線監測裝置及方法的基礎上，為深入探究膜污染機理提供理論支持。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種操作簡便、測量速度快、靈敏度高，可工業在線監測分析分離膜污染，優化膜清洗策略提供依據的基于原位光譜-電化學分析技術的膜污染監測裝置。

本發明的第二個目的是提供一種基于原位光譜-電化學分析技術的膜污染監測方法。

本發明的技術方案概述如下：