一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法。所述方法为：针对由不同污染物所导致的相同程度的反渗透膜通量下降的情况，摄取膜表面不同污染物的扫描电镜照片，采用盒子维法测定污染物形貌的分维数Df。根据分维数Df的大小来判定不同污染物对膜器性能的影响程度，分维数Df越大，表明该污染物对膜器性能的影响越大，膜性能的下降程度也越大。本发明专利技术采用的判定方法克服了传统方法中依靠产水量下降程度来判定膜污染对膜器性能影响的不足，可准确判定出不同污染物对膜器性能的影响程度，为及时调整有关参数，优化操作，保证膜系统的正常运行提供依据。另外，本发明专利技术方法还可判断不同阻垢剂的优劣，为筛选阻垢剂提供依据。

Method for detecting influence of different pollutants on membrane performance of reverse osmosis membrane

The invention discloses a method for detecting the influence of different pollutants on the reverse osmosis membrane on the performance of a membrane device. The method is as follows: according to the same degree of reverse osmosis membrane flux caused by different pollutants decreased, SEM photographs of different pollutants in the uptake of the membrane surface, fractal dimension Df determination of pollutant morphology using box dimension method. According to the size of fractal dimension Df, the influence degree of different pollutants on the performance of the membrane is determined. The larger the fractal dimension Df, the greater the influence of the pollutant on the performance of the membrane, and the greater the decrease of the membrane performance. Lack of judgment method provided by the invention overcomes the disadvantages of traditional methods rely on water yield decrease effect to determine the membrane fouling on the performance of the membrane device, can accurately determine the influence of different pollutants on membrane performance, for the timely adjustment of relevant parameters, operation optimization, to ensure the normal operation of the system provide the basis for the film. In addition, the method of the invention can judge the advantages and disadvantages of different scale inhibitors, and provide basis for screening scale inhibitors.

【技术实现步骤摘要】
一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法
本专利技术涉及反渗透膜水处理
的方法，具体涉及一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法。
技术介绍
反渗透(RO)脱盐技术由于设备投资省、能量消耗低、建设周期短等诸多优点，近年来发展迅速，正日益成为水处理方面的主导技术，目前已被广泛地应用于海水和苦咸水淡化、废水处理、超纯水制备、电厂高压锅炉用水脱盐净化、食品及饮料加工以及各种化工领域中的浓缩分离和净化过程。然而在RO技术的实际应用过程中，膜污染问题是RO技术进一步发展的瓶颈之一。膜污染不但使产水水质恶化、产水率下降、系统压降增大，致使能耗随之升高、用于膜清洗的药品费用增加，而且还会对膜造成不可逆的损伤，缩短膜的寿命，严重影响反渗透系统的正常运行。对于RO膜污染程度的判定，最常用的方法是依据系统运行过程中产水流量的下降程度来进行，产水流量下降程度越大，表明膜污染越严重。但膜污染程度并不总和产水量下降程度成正比，如相关研究表明，由CaCO3结垢造成的30-50％RO膜表面覆盖度并未造成明显的产水流量下降(Pahiadaki等，IDAConferenceonDesalinationandWaterResuse,Singapore,September11-16,2005)。因此传统的检测和诊断方法并不能及时准确地反映膜污染对RO膜器性能的影响程度。对于由不同的污染物引起的相同程度的RO膜产水流量下降，单从产水流量的变化则较难判断膜污染对膜器性能的影响程度。分形理论是研究复杂几何表面或曲线自相似特性的重要工具。相关研究表明，污垢表面存在着许多凹凸和破褶，呈现出复杂的表面形态，具有自相似的特征形貌，即具有分形特征。RO膜受污染后，膜表面和隔网上都会沉积污染物，当RO膜受到不同污染物的影响时，尽管产水通量变化程度可能相同，但不同污染物引起的膜器性能影响是不同的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法，针对由不同污染物所导致的相同程度的反渗透膜通量下降的情况，检测污染物对膜器性能的影响程度，为保证反渗透系统正常运行提供依据。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法，该方法为：针对由不同污染物所导致的相同程度的反渗透膜通量下降的情况，采集反渗透膜表面不同污染物的扫描电镜照片，采用盒子维法测定所述扫描电镜照片上污染物形貌的分维数Df，根据分维数Df的大小判定不同污染物对膜器性能的影响程度。优选地，所述分维数Df计算方式如下：将获取的所述扫描电镜照片，利用计算机图像软件处理成256×256像素的数字图像，取图像灰度级为8位，则得到灰度级为256的数字图像，将该数字图像的灰度级作为第3维信息，建立256×256×256的立方体作为盒子，则得到256×256个盒子，利用图像软件统计每个盒子所含灰度的级数Bij，i、j是数字图像的行与列，利用如下公式计算获得分维数Df值，所述分维数Df越大，表明膜污染物的形貌越不规则，污染物对膜器整体性能的影响越大，膜器性能越差。优选地，所述反渗透膜表面不同污染物的生成方法为：采用去离子水配制不同的污染溶液，调节反渗透系统，使初始产水量相同，并使该系统在恒定温度和压力下运行，使反渗透膜上生成的不同污染物造成相同的产水下降量。进一步优选地，所述反渗透系统在温度为15-35℃、压力为0.8-4Mpa的条件下运行1-40小时。本专利技术方法的具体实施步骤如下：第一步、采用去离子水配制不同的污染溶液，调节反渗透系统，使初始产水量相同，并使该系统在温度为15-35℃、压力为0.8-4Mpa的条件下运行1-40小时，使反渗透膜上生成的不同污染物造成相同的产水下降量。反渗透系统运行过程中保持系统恒定的温度和压力。膜污染结束后，排掉反渗透系统内的污染溶液。第二步、摄取膜表面不同污染物存在时的扫描电镜照片(SEM)，采用盒子维法测定污染物形貌的分维数Df。将获取的所述SEM照片，利用计算机图像软件处理成256×256像素的数字图像，取图像灰度级为8位，则得到灰度级为256的数字图像，将该数字图像的灰度级作为第3维信息，建立256×256×256的立方体作为盒子，则得到256×256个盒子，利用图像软件统计每个盒子所含灰度的级数Bij，i、j是数字图像的行与列，并计算分维值。公式如下：第三步、根据分维数Df的大小来判定不同污染物对膜器性能的影响程度。分维数Df越大，表明膜污染物的形貌越不规则。该参数值越大，表明污染物对膜器整体性能的影响越大，膜器性能变得越差。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1，本专利技术采用的检测方法是从污染物形貌本身的变化来评价不同污染物对膜器性能造成的影响，克服了传统方法中依靠产水量下降程度来判定膜污染对膜器性能影响的不足。本专利技术方法适用范围广，可用于各种类型的反渗透膜器，包括目前广泛应用的直径2.5英寸，4英寸，8英寸等反渗透膜器。2，在产水流量下降相同的情况下，可准确判定出不同污染物对膜器性能的影响程度，为及时调整有关参数，优化操作，保证膜系统的正常运行提供依据。3，能在产水流量下降相同的情况下判断出不同阻垢剂的优劣，为筛选阻垢剂提供依据。附图说明图1为本专利技术实施例1-4中分维数Df的数据结果条形图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行详细说明。以下采用的试剂如未特别说明，均为商业化产品。实施例1本实施例针对CaSO4污染物对膜器性能的影响进行检测。采用去离子水，在原水槽中配置含3g/L的CaCl2和3.8g/L的Na2SO4混合污染溶液，并进行两次膜污染过程的运行，第一次运行时污染溶液中不含阻垢剂，第二次运行时污染溶液中添加5mg/L的商用阻垢剂LB0100(淄博力帮公司生产)。所采用的反渗透系统包括原水槽，4英寸美国海德能公司ESPA4021卷式膜一支，高压泵，旁路管路，反渗透浓水和产水循环管路以及换热器。启动高压泵，调节系统运行压力使初始产水量为80L/h，浓水流量为1080L/h，调节系统温度为25℃，全循环模式下运行反渗透系统，使最终产水流量为72L/h，即产水流量下降10％。无阻垢剂存在时所需时间为2小时，阻垢剂LB0100存在时所需时间为4小时。然后摄取膜表面上CaSO4污染物在阻垢剂存在与不存在条件下的扫描电镜照片(SEM)，采用盒子维法测定污染物形貌的分维数Df。将获取的所述SEM照片，利用计算机图像软件PHOTOSHOP处理成256×256像素的数字图像，取图像灰度级为8位，则得到灰度级为256的数字图像，将该数字图像的灰度级作为第3维信息，建立256×256×256的立方体作为盒子，则得到256×256个盒子，利用图像软件PHOTOSHOP统计每个盒子所含灰度的级数Bij，i、j是数字图像的行与列，并计算分维值。公式如下：结果如图1所示，当无阻垢剂存在时分维数Df为2.78，有阻垢剂LB0100存在时分维数Df增大为2.84，这表明膜上CaSO4污染物在阻垢剂存在下形貌发生了较大变化，CaSO4晶格发生了畸变，这一点从电镜照片上也可反映出来。根据分维数Df的大小，可以判定不同污染物对膜器性能的影响程度。阻垢剂LB0100存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法，该方法为：采集反渗透膜表面不同污染物的扫描电镜照片，采用盒子维法测定所述扫描电镜照片上污染物形貌的分维数Df，根据分维数Df的大小判定不同污染物对膜器性能的影响程度。

【技术特征摘要】
1.一种反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法，该方法为：采集反渗透膜表面不同污染物的扫描电镜照片，采用盒子维法测定所述扫描电镜照片上污染物形貌的分维数Df，根据分维数Df的大小判定不同污染物对膜器性能的影响程度。2.如权利要求1所述的反渗透膜上不同污染物对膜器性能影响的检测方法，其特征在于，所述分维数Df计算方式如下：将获取的所述扫描电镜照片，利用计算机图像软件处理成256×256像素的数字图像，取图像灰度级为8位，则得到灰度级为256的数字图像，将该数字图像的灰度级作为第3维信息，建立256×256×256的立方体作为盒子，则得到256×256个盒子，利用图像软件统计每个盒子所含灰度的级数Bij，i、j是数字图像的行与列，利用如下公式计算获得分维数Df值，

【专利技术属性】
技术研发人员：杨庆峰，姜标，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31