【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理，具体为一种膜污染指数评价方法和设备。
技术介绍
1、膜分离工艺因其高效的去除水中各类杂质(包括悬浮颗粒物、胶体和溶解性物质)而在海水淡化、纯水制备、高品质再生水生产和工业废水处理等领域具有广泛应用前景。然而，膜分离工艺面临着膜污染的问题，这直接影响了技术的经济性和可持续性。因此，快速准确地测量进水膜的污染潜势对膜污染的有效控制至关重要。
2、美国材料实验协会(astm)制定了淤泥密度指数(sdi)，这是最早也是最常用的污染指数之一。sdi的主要目的是预测膜装置进水中颗粒物的膜污染潜势。尽管sdi在一定程度上为膜分离工艺提供了有用的信息，但它存在一些明显的缺陷。首先，sdi是基于经验值而非特定的过滤机理。其次，sdi主要关注颗粒物的测量，对于胶体和溶解性物质的检测和量化效果有限。第三，sdi未对一些关键因素进行修正，如压力、温度、粘度和膜面积的变化，这可能导致不准确的膜污染评估。最后，sdi对高污染潜势的进水不够敏感，因此不能准确预测膜装置进水的污染性质。
3、此外，针对污染指数的改进，astm d8002-15标准提出了基于微滤(mfi)膜片(0.45μm膜孔、直径47mm)的污染指数模型，如mfi-0.45。这种模型的计算依赖于滤饼层过滤机理，并且对温度、粘度和膜面积进行了修正。尽管mfi-0.45相对于sdi在某些方面有一定改进，但它仍然存在一些问题。首先，mfi-0.45仍然采用了死端过滤的方法，而在实际情况中，进水样本中颗粒物的数量、尺寸和形状可能变化范围很大，因此滤饼层过滤
4、现有评价膜污染的方法或设备存在以下的问题。sdi和mfi-0.45都采用了死端过滤的测量方法，而未基于特定的过滤机理。这在实际应用中可能不准确，因为不同的水样可能存在不同的过滤机理。sdi和mfi-0.45主要关注颗粒物的测量，对于胶体和溶解性物质的检测和量化效果受限。在实际水样中，各种类型的污染物可能存在，需要一种更全面的污染指数来综合考虑不同类型的污染物。sdi和mfi-0.45未对压力、温度、粘度和膜面积的变化进行修正，可能导致在不同条件下的误差。
5、此外，sdi和mfi-0.45在面对高污染潜势的进水时缺乏足够的敏感性，不能准确评估膜装置进水的污染情况。同时，sdi和mfi-0.45评价方式针对含有气泡的水，非常容易受到气泡在膜表面累积所导致的渗透通量偏差，这主要是因为稍微大一些气泡不能透过亲水膜片或亲水膜组件，在膜表面累积一方面会增加过滤阻力，另一方面也会降低测试水与膜接触面积，从而导致最终评价数值的较大波动，不能反映出真实的膜污染指数。
6、鉴于上述问题，有必要提出一种更先进的方法和设备，以更准确、更全面地评估膜装置进水的膜污染潜势，以满足膜装置工艺在不同应用领域中的实际需求，特别是在处理高难度废水时，提高其性能和可靠性，降低运营成本，实现可持续的水资源管理。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种膜污染指数评价方法和设备，以实现对膜技术的进一步推动和应用。本专利技术方法未被现有理论框架所束缚，允许准确地反映膜污染情况，不受膜孔堵塞和/或滤饼层压缩和/或溶液含有微小气泡等问题的影响。
2、本专利技术所述的cmfi指的是采用错流过滤cmfi(cross mambrance foulingindex)：错流膜污染指数。
3、本专利技术所述的cmfi采取错流过滤模式。透过膜的滤液通过计量装置在线计量并将数据传输至数据记录装置。通过连续记录过滤滤液的体积v或过滤滤液质量或流量换算后的体积v和所对应的过滤时间t，绘制t/v-v曲线并进行线性拟合以判断是否符合滤饼层过滤模型。该斜率tanα的最小值即为未经修正的cmfi。
4、进一步地，为实现准确评价膜污染的目的，本专利技术提供如下技术方案：
5、第一方面，提供了一种用于膜污染指数(cmfi)评价的方法，包括以下步骤：
6、s1.将待测液体充满膜组件，确保待测液体与膜组件间不含气泡；
7、s2.启动数据记录与存储装置，并输入以下记录参数之一或多个：记录时间间隔、过滤液体体积、流量、质量、过滤时间、测试温度或压力；
8、s3.控制待测液体以维持跨膜压差在0.05-0.6mpa范围内和/或膜面流速在0.05-1m/s范围内；
9、s4.记录膜通过液体的流量或质量随时间变化的曲线；
10、s5.采集通过膜的滤液，绘制时间-体积比率和体积的图表，进行线性拟合以获取曲线l，并计算出曲线上每个点的斜率(tanα)；
11、s6.制作斜率(tanα)与时间的图表，确定斜率(tanα)的最小值，此最小值即为膜污染指数cmfi的数值；
12、s7.根据不同的待测条件，应用以下公式对所得的cmfi值进行修正：
13、
14、其中，所述tanα表示斜率的数值，取s6所述最小值；
15、所述cmfi代表修正后的膜污染指数；
16、所述μ20代表待测液体在20℃条件下的黏度；
17、所述μ代表待测液体在测试温度下的黏度；
18、所述dp代表测试条件下的跨膜压差；
19、所述dp0代表在设定条件下的跨膜压差；
20、所述am代表测试膜的有效膜面积；
21、所述am0代表设定用膜的膜面积；
22、所述q0代表设定膜在设定条件下的纯水通量；
23、所述q代表测试膜在测试条件下的纯水通量。
24、进一步地，所述记录参数包括记录时间间隔在0.01-2秒，2-10秒，10-120秒或60-300秒之间。
25、进一步地，所述测试跨膜压力在0.05-0.6mpa范围内。
26、进一步地，所述膜可以为陶瓷膜、有机膜、金属膜、无机膜或多种材料的复合膜的一种或多种，膜的结构可以为管式单通道、管式多通道、中空纤维、平板等一种或多种。
27、进一步地，所述膜孔径可在1-50nm之间，或者孔径为20-50nm，或者为50-2000nm。
28、进一步地，所述膜组件的有效测试膜面积在0.005-0.05m2，0.01-0.25m2或0.25-30m2之间。
29、本专利技术的第二方面，提供了一种用于膜污染指数(cmfi)评价的设备，采用了上述的用于膜污染指数(cmfi)评价的方法，所述膜污染指数(cmfi)评价的设备包括：
30、a.)第一泵组件，能够提供至少0.6mpa的测试压力，用于供液或清洗；
31、b.)膜组件，由膜组成，包括进水口、循环出水口和产水出水口；
32、c.)计量装置，能够准确测量流体的质量或流量，并连续记录和传输数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于膜污染指数(CMFI)评价的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述记录参数包括记录时间间隔在0.01-2秒，2-10秒，10-120秒或60-300秒之间。
3.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述测试跨膜压力在0.05-0.6MPa范围内。
4.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述膜可以为陶瓷膜、有机膜、金属膜、无机膜或多种材料的复合膜的一种或多种，膜的结构可以为管式单通道、管式多通道、中空纤维、平板等一种或多种。
5.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述膜孔径可在1-50nm之间，或者孔径为20-50nm，或者为50-2000nm。
6.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述膜组件的有效测试膜面积在0.005-0.05m2，0.01-0.25m2或0.25-30m2之间。
7.一种用于膜污染指数(CMFI)评价的设备，采用如权利要求1-6任一项所述的膜污染指数评价方法，其特
8.根据权利要求7所述的一种用于膜污染指数(CMFI)评价的设备，其特征在于：还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于膜污染指数(cmfi)评价的方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述记录参数包括记录时间间隔在0.01-2秒，2-10秒，10-120秒或60-300秒之间。
3.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述测试跨膜压力在0.05-0.6mpa范围内。
4.根据权利要求1所述的膜污染指数评价方法，其特征在于：所述膜可以为陶瓷膜、有机膜、金属膜、无机膜或多种材料的复合膜的一种或多种，膜的结构可以为管式单通道、管式多通道、中空纤维、平板等一种或多种。
5.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：兰清泉，王瑞琦，张潇越，
申请(专利权)人：南京天祺超氧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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