原位监测膜表面污染状况的电化学方法及监测装置
专利汇可以提供原位监测膜表面污染状况的电化学方法及监测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及到一种原位监测膜表面污染状况的电化学方法，该测试体系包括四 电极 体系监测装置、电化学工作站、控温 水 浴槽和 齿轮 泵 。将待测膜放入四电极体系装置中使膜面与 电解 质溶液 接触 构成 串联 电路 ，采用电化学阻抗谱法获得的 电流 或 电压 信号 反映在电化学工作站 软件 中形成阻抗谱或导纳谱，然后选用等效电路模型对阻抗谱或导纳谱进行非线性最小二乘法拟合、分析，获得该体系的电化学信息后通过拟合得出所测膜污染过程中污染层及膜-溶液界 面层 的电化学参数值。本发明的有益效果是：准确性高、简单实用，并且对膜的测量是非损伤性的，有助于提高测试 精度 和减小膜不均匀性所引起的误差，可以有效表征膜污染过程中膜本身及其界面电化学特性的变化。，下面是原位监测膜表面污染状况的电化学方法及监测装置专利的具体信息内容。
1.一种原位监测膜表面污染状况的电化学方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)配制待测试电解质溶液；
(2)连接测试设备：将四电极测试装置与电化学工作站及齿轮泵连接；
(3)运行待测膜：将待测膜放入到四电极测试装置中的夹膜部件中，将步骤(1)配置的电解质溶液打入到四电极测试装置中，启动齿轮泵；
(4)采用电化学阻抗谱法测量电流或电压信号：通过电化学工作站对监测装置施加一个小振幅的扰动信号及正弦交流电压或电流，并由电化学工作站收集响应的电流或电压信号，反映在电化学工作站自带的Nova软件中，形成阻抗谱EIS或导纳谱；
(5)取出测试膜：停止四电极测试装置的运行，断开四电极测试装置与电化学工作站及齿轮泵的连接，拆卸四电极测试装置；
(6)测量空白溶液的阻值：重新组装好四电极测试装置并与电化学工作站及齿轮泵连接，溶液的阻值由空白实验得到，测定的总电阻减去空白溶液的阻值为膜、双电层、扩散边界层和污染层的电阻；
(7)利用等效电路模型对步骤(4)中得到的阻抗谱或导纳谱进行非线性最小二乘法拟合、分析，获得测试膜的电化学特征信息，
计算公式为
式中n是选来用以计算的数据点的个数，g′i，g″i分别是阻纳数据的实部与虚部；
(8)步骤(7)的电化学特征信息包括溶液和膜的电阻值、测试膜在溶液中自然形成的双电层、扩散边界层、污染层的电阻及电容值双电层的电阻值越大则膜越容易被污染，污染层的电阻值越大则膜污染越严重。
2.根据权利要求1所述的原位监测膜表面污染状况的电化学方法，其特征在于：步骤(1)中所述的电解质溶液为NaCl溶液，配制电解质溶液使用的无机盐纯度级别为优级纯，使用的配水为去离子水，电解质溶液中通过添加不同浓度的典型污染物牛血清蛋白或海藻酸钠模拟天然水体中的污染物。
3.根据权利要求1所述的原位监测膜表面污染状况的电化学方法，其特征在于：步骤(3)中待测膜为离子交换膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜或正渗透膜，测试前要进行预处理：
在0.5M的NaCl溶液中浸泡24h，期间更换4次溶液，去除膜内残留的化学溶剂。
4.根据权利要求1所述的原位监测膜表面污染状况的电化学方法，其特征在于：步骤(3)中的电解质溶液是循环运行的。
5.根据权利要求1所述的原位监测膜表面污染状况的电化学方法，其特征在于：步骤(3)中制得的电解质溶液的环境温度为10℃～40℃。
6.根据权利要求1所述的原位监测膜表面污染状况的电化学方法，其特征在于：步骤(4)中EIS的测试频率可为1000000～0.01Hz，其中不同膜对应的测试频率段不同，交流电压的振幅为0.01V，每次测试取50个频率点；测试开始前的开路电势设置为装置的初始电势。
7.根据权利要求1所述的原位监测膜表面污染状况的电化学方法，其特征在于：步骤(7)所述等效电路模型是由溶液和膜的电阻之和Rm+s、测试膜在溶液中自然形成的双电层和扩散边界层及污染层四部分电路元件依次从左至右串联而成，其中膜本身和溶液由一个电阻Rm+s表示，双电层由一个电阻Redl和常相角原件Qd并联表示，扩散边界层由一个电阻Rd和常相角原件Qd并联表示，污染层由一个电阻Rfouling和常相角原件Qfouling并联表示；拟合结果得到溶液和膜的电阻之和Rm+s、双电层的电阻值Redl、双电层的电容值Cedl、扩散边界层的电阻值Rd、扩散边界层的电容值Cd、污染层的电阻值Rfouling及污染层的电容值Cfouling，溶液的电阻Rs由空白试验测出，纯膜的本身电阻Rm由溶液和膜的电阻之和Rm+s减去溶液的电阻Rs得出，即Rm＝Rm+s-Rs。则测得膜的总电阻Rtotal＝Rm+Redl+Rd+Rfouling。
8.一种根据权利要求1所述原位监测膜表面污染状况的测量装置，其特征在于：包括左右对称旋转设置的测试池、夹膜部件(3)、四电极体系和外部电化学工作站、齿轮泵，所述四电极体系包括工作电极(1)、对电极(1)、和两个参比电极(2)，所述工作电极(1)和对电极(1)分别为圆片形的Ag/AgCl电极，所述两个参比电极(2)是放置在鲁金毛细管中的Ag/AgCl电极。
9.根据权利要求8所述原位监测膜表面污染状况的测量装置，其特征在于：所述测试池形成有四个水通道，所述四个水通道为测试池下部对应设置的进水通道(8,9)和上部对应设置的出水通道(6,7)，齿轮泵将电解质溶液分别从测试池两侧下边的进水通道(8,9)打入，电解质溶液然后分别从测试池两侧上边的出水通道(8,9)流出，从而保证测试膜膜两侧环境一致。
10.根据权利要求8所述原位监测膜表面污染状况的测量装置，其特征在于：所述Ag/AgCl电极直径为10mm；所述夹膜部件(3)的有效膜面积为3.14cm2。
原位监测膜表面污染状况的电化学方法及监测装置
技术领域
背景技术
发明内容
的数据点的个数，g′i，g″i分别是阻纳数据的实部与虚部；
具体实施方式
80.715F。
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