反滲透（RO）/納濾（NF）膜元件在長期運行過程中會不可避免地發(fā)生膜污染。當(dāng)產(chǎn)水水質(zhì)無法滿足應(yīng)用指標(biāo)時，就需要對膜元件進行更換。

膜剖檢分析是研究和確定膜污染直觀有效的方法，通過膜剖檢分析及膜污染診斷可以為膜元件的日常維護、膜系統(tǒng)運行優(yōu)化和膜性能修復(fù)提供有效依據(jù)。目前對于膜剖檢分析的實踐及膜污染診斷研究還不系統(tǒng)。

本文針對RO/NF膜剖檢分析及膜污染診斷相關(guān)研究，介紹了膜元件剖檢分析流程和各類膜污染分析方法，分析了實際應(yīng)用中存在的問題，并根據(jù)膜剖檢分析的意義和價值，闡述了膜污染成分診斷、膜污染分布情況診斷、不同應(yīng)用場景膜污染情況對比和不同膜材料的污染情況對比研究進展，以期為膜污染機制研究、膜污染預(yù)防控制和膜系統(tǒng)運行改善提供參考。

反滲透（RO）和納濾（NF）膜技術(shù)作為水處理工藝常用技術(shù)，已在苦咸水脫鹽、海水淡化、工業(yè)廢水處理、市政廢水處理等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。然而膜在長期運行過程中，表面會不可避免地被膠體、微生物、雜質(zhì)顆粒及難溶鹽類等物質(zhì)污染。由此產(chǎn)生的廢舊膜數(shù)量逐年增加。由于膜污染是造成膜性能下降的主要影響因素，所以膜污染的預(yù)測和診斷研究是了解膜污染程度、研究膜污染形成機理及預(yù)防膜污染發(fā)生的關(guān)鍵。

膜污染預(yù)測和診斷的常用方法主要包括進水污染潛勢評價法、平均停留時間法、膜剖檢分析法等，盡管通過進水水質(zhì)和污染發(fā)生指標(biāo)的變化可以對膜污染進行預(yù)判，但是膜剖檢分析法還是目前研究和確定膜污染直觀有效的方法。膜元件經(jīng)過離線檢測、膜解剖及一系列表征后，由剖檢結(jié)果得到的膜污染診斷結(jié)論可以用來評估膜污染狀態(tài)和膜性能損失程度，從而為膜元件日常維護、膜系統(tǒng)運行優(yōu)化和膜性能修復(fù)提供有效依據(jù)，但是目前對膜剖檢分析的實踐及膜污染診斷研究還不系統(tǒng)。

本文首先對膜剖檢分析流程進行介紹，分析了實際應(yīng)用中存在的問題；

其次，對常用的膜污染診斷分析方法及其作用進行了分類歸納總結(jié)；

根據(jù)膜剖檢分析的意義和價值，按膜污染成分診斷、膜污染分布情況診斷、不同應(yīng)用場景膜污染情況對比和不同膜材料的污染情況對比四部分進行綜述。

一、膜元件剖檢分析流程

膜元件剖檢分析流程主要包括對膜元件的選擇、檢測和分析，具體是指剖檢對象選擇、物理外觀檢測、剖前測試、膜解剖及內(nèi)部檢測、膜污染表征及診斷分析五個步驟。

1、剖檢對象選擇

一套膜系統(tǒng)包含的膜元件數(shù)量眾多，且分別處在系統(tǒng)的不同位置，想要清楚地了解系統(tǒng)膜污染的情況，需對具有代表性的膜元件進行選擇和剖檢分析。剖檢對象通常選擇污染嚴重位置的膜元件和末端支膜元件，可分別說明膜污染情況和膜結(jié)垢情況。但由于不同膜系統(tǒng)存在處理工藝和運行狀況的差異性，所以膜污染分析也可根據(jù)需要選擇其他位置的膜元件進行剖檢。

2、物理外觀檢測

膜元件的物理外觀檢測主要包括目測外觀檢查和元件質(zhì)量稱重。

目測外觀檢查是對膜元件的端蓋、端面、膜卷、外纏繞玻璃鋼、密封圈等部位的污染和磨損情況進行觀察并作詳細記錄，通過檢查判斷膜元件是否存在望遠鏡現(xiàn)象、玻璃鋼破損、O形圈泄漏等物理損傷，為后續(xù)規(guī)范膜元件運行操作、分析膜污堵或結(jié)垢情況提供相關(guān)信息。

元件質(zhì)量稱重則是根據(jù)膜元件前后質(zhì)量增加情況判斷其受污染的嚴重程度。

3、剖前測試

剖前測試主要包括標(biāo)準(zhǔn)性能測試、探針測試和加壓染料測試。

標(biāo)準(zhǔn)性能測試是測試膜元件在標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的產(chǎn)水量和脫鹽率，并與出廠性能作比較，評估膜元件的性能變化情況；

探針測試是對元件進行分段產(chǎn)水電導(dǎo)率測試，用以檢測鹽滲漏位置；

加壓染料測試是對膜元件進行含有紅色染料原水的加壓測試，若產(chǎn)水顯紅色說明膜元件存在壞點，并可通過后續(xù)膜解剖查看膜面損壞位置。

4、膜解剖及內(nèi)部檢測

膜解剖是對膜元件進行破壞性拆解后，對膜元件進行相關(guān)內(nèi)部檢測。內(nèi)部檢測主要包括膜袋、膜卷原水進口端、濃水出口端、濃淡水隔網(wǎng)、膜片表面污染物的檢查。

一方面可通過膜袋外側(cè)膜片的折痕判斷產(chǎn)水背壓現(xiàn)象，另一方面通過詳細記錄的污染物顏色、性狀和氣味對膜污染情況進行初判，并對膜樣品和污染物分別進行裁剪和收集，以作后續(xù)分析。

5、膜污染表征及診斷分析

對之前收集到的污染物和污染膜分別進行不同的分析表征測試，根據(jù)不同污染物對應(yīng)不同分析方法的相應(yīng)特征，診斷分析后確定膜污染組成，分析過程中一般還可以結(jié)合水樣分析結(jié)果作進一步確認。納濾膜元件和反滲透膜元件類似，因此這兩種膜元件的剖檢分析及膜污染診斷方法相同而碟管式納濾和碟管式反滲透由于具有不同的膜組件結(jié)構(gòu)，其廢水處理后的膜材料易于獲取，所以可直接對這兩種膜進行膜污染診斷分析。

并且，由上述膜元件剖檢分析流程可看出，完整的膜剖檢步驟較多，部分測試項目操作較復(fù)雜。在實際運行中存在一些膜元件由于進水水質(zhì)的預(yù)處理較好，其進水的端蓋處可供收集分析的污染物很少，對于這種膜元件就只能對解剖后的污染膜進行表征分析或?qū)⒛け砻嫔系奈廴疚锶芙夂笤俜治觥?/span>

因此，在膜剖檢分析的實踐應(yīng)用中，研究人員大多會省去較復(fù)雜和不易操作的步驟，對特定的膜元件進行離線性能測試、膜解剖和污染膜的表征分析，但這也導(dǎo)致了目前實際應(yīng)用的膜剖檢分析研究還不系統(tǒng)，有待進一步完善，使膜剖檢分析的意義和價值得以充分利用。

二、膜污染診斷分析方法

為判斷膜元件污染類型，通常需結(jié)合進水水質(zhì)檢測結(jié)果，并對剖檢后收集到的污染膜和污染物進行實驗測試及結(jié)構(gòu)表征分析。根據(jù)不同膜污染診斷分析方法的特點，表1按實驗測試類、結(jié)構(gòu)表征類和水樣分析類對不同方法及其作用進行了分類總結(jié)。灼燒分析實驗（LOI）、掃描電子顯微鏡（SEM）、能量色散X射線光譜（EDS）、傅里葉變換衰減全反射紅外光譜（ATR-FTIR）、電感耦合等離子發(fā)射光譜/質(zhì)譜（ICP-MS/OES）、離子色譜（IC）等是常見的膜污染診斷分析方法，根據(jù)不同實驗現(xiàn)象和表征結(jié)果可以確定相應(yīng)的膜污染類型；

原子力顯微鏡（AFM）、X射線光電子能譜（XPS）、核磁共振（NMR）、接觸角、zeta電位等則作為輔助分析方法，可以進一步了解污染物及污染膜表面結(jié)構(gòu)及特性；

盧瑟福背散射分析（RBS）、激光掃描共聚焦顯微鏡（CLSM）、三維熒光光譜（3DEEM）、液相色譜-有機碳聯(lián)用檢測儀（LC-OCD）則是近年來用于膜污染診斷的分析方法，通過其測試結(jié)果可以更準(zhǔn)確地判斷膜污染類型。

上述大部分儀器在國內(nèi)高?；蚩蒲性旱姆治鰷y試平臺屬于常用儀器，但部分儀器如RBS和LC-OCD在國內(nèi)僅少數(shù)科研院校擁有，因此，國內(nèi)少有該種儀器用于膜污染診斷的研究。