[发明专利]一种无损检测分离膜水通量的方法

说明书

本发明涉及一种无损检测分离膜水通量的方法，它包括如下步骤：1)在电化学体系中，在工作电极上贴有分离膜，工作电极和对电极均没入电解液中，测试该电化学体系的交流阻抗谱，即为分离膜的交流阻抗谱；2)利用等效电路对步骤1)所得到的交流阻抗谱结果进行模拟计算，得到电解液中的离子通过分离膜孔洞的电阻R₂；3)当压力差以及分离膜的膜材料、电解液确定时，利用分离膜的水通量与电阻的关系，来计算分离膜水通量。本发明可分析的分离膜种类广泛，样品处理简单快捷，并保持样品原有的形态和结构，建模后定量准确。

技术领域

本发明属于分离膜微结构的无损检测，具体涉及一种无损检测分离膜水通量的方法。

背景技术

目前水通量的检测的方法是直接在膜组件末端接上流量计进行测量。但是在大型水处理厂中，其生产线是由数以十万计的分离膜并联、串联所组成。由于空间以及成本上的考虑，在每个膜组件后分别接一个流量计并不现实。生产中常用的设计是二十个甚至更多的膜组件共用一个流量计进行监测。

而当分离膜被污染或者出现问题时，必须检测每个膜组件的水通量，以供决策。而需要检测某个特定膜组件的水通量时，整个生产线需处于停工或半停工的状态，操作人员选择性的开、闭阀门，才可检测某个特定分离膜的水通量。因此，膜分离工程急需一种能够对分离膜水通量能够在线监测的技术。

基于此，本发明利用电化学技术，得到同水通量相关的电化学交流阻抗谱，来间接测量分离膜的水通量。本发明可以直接在分离膜上贴一块电极，引出导线，即可检测。本方法可直接应用于水处理生产线的膜组件中，具有设备体积小、灵敏度高，能实时监控的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种无损检测分离膜水通量的方法，可分析的分离膜种类广泛，样品处理简单快捷，并保持样品原有的形态和结构，建模后定量准确。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种无损检测分离膜水通量的方法，它包括如下步骤：

1)在电化学体系中，工作电极表面贴有分离膜，工作电极和对电极均没入电解液中，测试该电化学体系的交流阻抗谱，即为分离膜的交流阻抗谱；

2)利用等效电路对步骤1)所得到的交流阻抗谱结果进行模拟计算，得到电解液中的离子通过分离膜孔洞的电阻R₂；

3)计算分离膜水通量，分离膜水通量其中ρ为电解液的电阻率，ΔP为分离膜两侧的压力差，η为电解液分离膜孔洞中流动的粘度，R₂为电解液中的离子通过分离膜孔洞的电阻。

在此基础上，本发明进一步提供一种优选地无损检测分离膜水通量的方法，它包括如下步骤：

(1)在电化学体系中，工作电极表面贴有分离膜，工作电极和对电极均没入电解液中，测试该电化学体系的交流阻抗谱，即为分离膜的交流阻抗谱；

(2)利用等效电路对步骤(1)所得到的交流阻抗谱结果进行模拟计算，得到电解液中的离子通过分离膜孔洞的电阻R₂；

(3)测量分离膜的水通量J_v，以分离膜的水通量J_v为纵坐标，R₂为横坐标，拟合两者的关系式其中R₂为电解液中的离子通过分离膜孔洞的电阻，K为斜率；

(4)按照步骤(1)和(2)测定电解液中的离子通过待测分离膜孔洞的电阻R₂，将R₂代入步骤(3)所拟合的关系式，计算得到待测分离膜的水通量。即利用了当压力差以及分离膜膜材料、电解液确定时，分离膜的水通量与电阻应该成反比关系，故步骤(4)中待测分离膜与步骤(1)和步骤(2)中分离膜的膜材料相同，电解液及其浓度也相同，分离膜两侧的压力差也相同。