[发明专利]一种污染微/超滤膜中不可恢复污染的分级提取与分析方法

说明书

本发明提供了一种污染微/超滤膜中不可恢复污染的分级提取与分析方法，属于膜污染分析领域。包括以下步骤：(1)污染微/超滤膜的预清洗；(2)将经过预清洗的污染膜烘干后浸泡于第一溶剂提取液中，使膜与提取液充分接触，处理完成后，固液分离得到一级提取液；(3)将第二溶剂提取液加入到经(2)步骤处理的膜样品中，膜样品完全溶解，得到二级提取液；(4)提取液的纯化和分析：将一级提取液或二级提取液逐滴滴加到5‑10倍体积的纯水中，相转化后离心过滤固体物得到纯化的提取液，对该提取液进行理化性能的分析。本发明通过引入极性有机溶剂，在不同的温度条件和溶剂浓度梯度下，分级提取膜内的不可恢复污染。

技术领域

本发明涉及膜污染分析领域，尤其是涉及一种污染微/超滤膜中不可恢复污染的分级提取与分析方法。

背景技术

微滤、超滤等膜分离工艺长期稳定运行的主要技术障碍之一是膜污染。随着膜系统运行时间的延长，因水中污染物在膜面/膜孔的吸附与积累，不可避免会发生膜污染，导致膜通量下降、操作压力上升以及系统能耗增加。

根据污染物与膜组件之间的黏附力和去除的难易程度，膜污染可划分为三种类型：能通过物理清洗去除的膜污染物称为可逆污染，仅可通过常规化学清洗去除的部分称为不可逆污染，而常规化学清洗无法去除的剩余部分则为不可恢复污染。Membranecleaning in membrane bioreactors:Areview(Wang等，Journal of Membrane Science,2014,468:276–307)指出，在膜生物反应器长期运行过程中，膜一旦被污染，通量就无法完全恢复到初始状态。

其中，不可恢复污染的累积是膜最后产水量难以达标、进而到达寿命终点的重要致因。然而，现有膜污染组分分析主要聚焦于可逆与不可逆污染，尚缺乏针对不可恢复污染的提取与组分分析方法，技术人员对于不可恢复污染的成分和性质知之甚少，从而严重制约了不可恢复污染高效清洗技术与寿命终点膜再生技术的研发。

常规可逆、不可逆膜污染组分的解析方法多采用酸液、碱液和去离子水通过一步浸泡的方式将膜污染物从膜体中转移到液相，再通过电感耦合等离子体发射光谱仪、三维荧光光谱以及液相有机碳检测等方法对其中的污染物进行分析。然而，上述酸、碱及去离子水提取方法对不可恢复污染的提取效果非常有限。

在本发明前期研究中，本研发团队基于汉森溶解度参数理论，发现极性有机溶剂能去除寿命终点超滤膜中的大部分不可恢复污染。同时，团队注意到极性有机溶剂也是一些聚合物膜(聚偏氟乙烯、聚醚砜等)制备时的溶剂，换言之，在无水条件下，部分极性有机溶剂能溶解聚合物膜。然而，由于不同聚合物材料和极性有机溶剂的相容性不同，需要针对性地选取合适的溶剂，才能在相对温和的条件下实现膜体的部分和完全溶解，从而实现不可恢复污染的可控分级提取。

鉴于此，本团队需要研究最为合适的溶剂和方法来实现对膜不可恢复污染的梯度提取与分析方法。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种污染微/超滤膜中不可恢复污染的分级提取与分析方法。本发明通过引入极性有机溶剂，在不同的温度条件和溶剂浓度梯度下，分级提取膜内的不可恢复污染。

本发明的技术方案如下：

一种污染微/超滤膜中不可恢复污染的分级提取与分析方法，包括以下步骤：

(1)污染微/超滤膜的预清洗：通过表面冲刷的方法去除待提取的污染膜表面附着的可逆污染，然后采用浸泡清洗的方法去除膜表面以及膜孔内的不可逆污染；

(2)一级不可恢复污染的提取：将经过预清洗的污染膜在40-50℃下烘干后，浸泡于第一溶剂提取液中，并置于25-30℃恒温震荡培养箱中1-5h，转速50-150rpm，使膜与提取液充分接触，处理完成后，固液分离得到一级提取液；