本发明专利技术公开了一种基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置及方法，属于膜技术领域，该检测装置包括：电解池、电解池盖、测试电极和电化学工作站；所述的电解池具有左右两室结构，两室分别盛有清洗剂和电解质溶液，中间连通处固定有待清洗污染膜；其中，待清洗污染膜的污染侧与清洗剂直接接触，待清洗污染膜的未污染侧与电解质溶液直接接触；所述的电解池盖上贯穿设置有测试电极安装孔，所述的测试电极安装孔内装设有测试电极，所述的测试电极的前端均位于清洗剂或电解质溶液中；所述的测试电极通过导线与电化学工作站连接。本发明专利技术装置简单易组装，利用该装置能够有效检测清洗过程中膜污染层的变化，实现膜清洗工艺的优化。实现膜清洗工艺的优化。实现膜清洗工艺的优化。
【技术实现步骤摘要】
一种基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置及方法
[0001]本专利技术属于膜
，具体涉及一种基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置及方法。
技术介绍
[0002]膜分离技术因其高效、环保的特点而被广泛应用于水处理领域，兼有分离、浓缩和纯化等功能，可用于处理多种复杂水体。但由于面向复杂水体，其中含有大量的污染物质，即使进行预处理，膜污染仍是膜分离应用过程中不可避免的主要问题之一。因此，需要对污染膜进行清洗以减轻并缓解膜污染，恢复其分离性能。
[0003]现有技术中，针对被清洗后的污染膜性能恢复情况与清洗效果检测方法，判定指标主要基于恒定通量运行时跨膜压力的恢复情况，或固定压力运行时通量的恢复情况；例如，公开号为CN111330449A的中国专利文献公开了一种反渗透膜污染清洗再生的方法，公开号为CN102133505A的中国专利文献公开了一种反渗透/纳滤膜污染的强化清洗方法，上述方法均以膜通量和脱盐率作为指标评价清洗效果；但在实际膜清洗过程中，通常无法直接采用通量测试的方法对膜清洗情况进行实时判定，且不同的膜污染情况不同，易造成污染膜的过度清洗，导致膜结构的破坏及膜服役寿命的下降。
[0004]公开号为CN107328699A的中国专利文献公开了一种基于原位光谱
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电化学分析技术的膜污染监测装置及方法，该方法虽然可以在线监测分析不同分离膜片污染情况，将光纤光谱仪获取的光学信息与电化学工作站获取的电化学信息相结合，获得膜面污染物的分子水平上的信息和污染物在膜面上的沉积过程信息，但是装置较为复杂，应用场景为膜污染情况的监测。
[0005]电化学阻抗谱即通过测量阻抗随正弦波频率的变化，进而分析电极过程动力学、双电层和扩散等，基于电化学阻抗谱的电化学方法已经被广泛地应用于不同领域，如测定电极表面的双电层电容、追踪化合物的形成过程、优化设计燃料电池的性能等。将电化学阻抗谱应用于污染膜清洗效果检测，是一种实现实时检测污染膜清洗过程的可行策略。
技术实现思路
[0006]本专利技术提供了一种基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置，装置简单易组装，适用于不同清洗剂清洗效果的评估，也不受平板膜种类的限制，能够有效检测清洗过程中膜污染层的变化，实现膜清洗效果的实时评价及清洗工艺的优化。
[0007]具体采用的技术方案如下：
[0008]一种基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置，包括：电解池、能够与所述电解池密封连接的电解池盖、测试电极和电化学工作站；
[0009]所述的电解池具有左右两室结构，两室分别盛有清洗剂和电解质溶液，中间连通处固定有待清洗污染膜；其中，待清洗污染膜的污染侧与清洗剂直接接触，待清洗污染膜的未污染侧与电解质溶液直接接触；
[0010]所述的电解池盖上贯穿设置有测试电极安装孔，所述的测试电极安装孔内装设有测试电极，所述的测试电极的前端均位于清洗剂或电解质溶液中；
[0011]所述的测试电极通过导线与电化学工作站连接。
[0012]本专利技术构建双电极电化学系统，利用清洗剂
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电解质溶液的体系来实现对膜表面污染层电化学信息的实时检测，通过待清洗污染膜的电化学特征信息来评价污染膜的清洗效果，获得清洗过程中膜表面污染层的变化规律，装置简单，方法精确可靠，可用于优化改进膜清洗工艺。
[0013]优选的，所述的电解池为H型电解池，H型电解池的两室分别盛有清洗剂和电解质溶液，中间通过连通管连通，连通管的中间夹持固定有待清洗污染膜。
[0014]进一步优选的，所述的H型电解池的材质为硼玻璃，高度为30～40mm。
[0015]优选的，待清洗污染膜为直径10～30mm的圆形平板膜，厚度为毫米级，种类为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜、离子交换膜或正渗透膜中的一种。
[0016]所述的测试电极为铜电极、铂电极或合金电极，清洗剂不影响测试电极的作用效果。
[0017]优选的，所述的电解池盖为亚克力盖。
[0018]优选的，所述的膜清洗剂的有效成分为氢氧化钠、十二烷基苯磺酸钠、EDTA
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四钠、盐酸、柠檬酸或磷酸等，所述的电解质溶液为0.05～0.1M的KCl溶液。在膜的一侧添加清洗剂一侧添加电解质溶液，针对性地对污染膜进行清洗，并同时实现对清洗过程中膜污染层信息的实时监测。
[0019]本专利技术还提供了一种基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测方法，包括以下步骤：
[0020](1)使用上述的基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置，保持清洗剂和电解质溶液的体积相等，测试电化学阻抗谱；
[0021](2)利用等效电路模型对步骤(1)中测得的电化学阻抗谱进行分析，得到待清洗污染膜的电化学特征信息，根据电化学特征信息评价清洗效果。
[0022]优选的，待清洗污染膜在纯水中浸泡1～2h使其充分润湿后再放入装置内进行清洗效果检测；上述操作能够有效避免初期膜浸润过程中溶液在膜内渗透而影响测试结果，保证了测试结果的准确性。
[0023]电化学阻抗谱的测试频率为0.01～106Hz，不同的待清洗污染膜所对应的测试频率段应根据膜的具体情况确定，交流扰动电压振幅为5mV，测试前的开路电压设置为体系的初始电压。
[0024]所述的电化学特征信息包括膜电阻以及双电层结构等。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026](1)本专利技术采用待清洗污染膜将H型电解池分隔为双电解室，使待清洗污染膜的污染侧与清洗剂直接接触，待清洗污染膜的未污染侧与电解质溶液直接接触，模拟膜清洗中的浸泡过程，针对性地对污染膜进行清洗，并同时实现对清洗过程中膜污染层信息的实时监测，而不是只针对膜的污染层进行监测。
[0027](2)本专利技术基于电化学阻抗谱方法分析得到待清洗污染膜的电化学特征信息，包括膜电阻以及双电层等，进而评价膜清洗效果以及对膜清洗工艺进行优化；装置简单易组
装，方法精确可靠，适用性好。
[0028](3)本专利技术检测装置和检测方法适用于不同清洗剂清洗效果的评估，也不受平板膜种类的限制，能够有效检测清洗过程中膜污染层的变化。
附图说明
[0029]图1为基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置的结构示意图，1为测试电极、2为电解池盖、3为电解池、4为电解质溶液、5为清洗剂、6为待清洗污染膜，7为电化学工作站。
[0030]图2为待清洗污染膜在不同浸泡清洗时间下的Nyquist图。
[0031]图3为待清洗污染膜的阻值随浸泡清洗时间的变化图。
具体实施方式
[0032]下面结合实施例和附图，进一步阐明本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限制本专利技术的范围。
[0033]所述的基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置的结构示意图如图1所示，包括：电解池3、能够与所述电解池密封连接的电解池盖2、测试电极1和电化学工作站7；
[0034]所述的电解池本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置，其特征在于，包括：电解池(3)、能够与所述电解池密封连接的电解池盖(2)、测试电极(1)和电化学工作站(7)；所述的电解池(3)具有左右两室结构，两室分别盛有清洗剂(5)和电解质溶液(4)，中间连通处固定有待清洗污染膜(6)；其中，待清洗污染膜(6)的污染侧与清洗剂(5)直接接触，待清洗污染膜的未污染侧与电解质溶液(4)直接接触；所述的电解池盖(2)上贯穿设置有测试电极安装孔，所述的测试电极安装孔内装设有测试电极(1)，所述的测试电极(1)的前端均位于清洗剂或电解质溶液中；所述的测试电极(1)通过导线与电化学工作站(7)连接。2.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置，其特征在于，所述的电解池(3)为H型电解池，H型电解池的两室分别盛有清洗剂(5)和电解质溶液(4)，中间通过连通管连通，连通管的中间夹持固定有待清洗污染膜(6)。3.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的膜清洗效果实时检测装置，其特征在于，待清洗污染膜(6)厚度为毫米级，种类为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜、离子交换膜或正渗透膜中的一种。4.根据权利要求1所述的基于电化学阻抗谱的膜清洗效果...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚之侃，张林，王金燕，周志军，王晶，李鸽，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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