聚合物膜完整性监测与破损自修复技术在水处理中的应用与展望

本综述系统探讨水处理中聚合物膜的完整性监测（如压力测试、水质分析）与破损修复策略（共价/非共价键机制），为开发高耐久性自修复膜提供关键见解，对保障水质安全（如病原体去除）和降低运行成本具有重要意义。

　　

Section snippets

The causation of forming breakage

理解膜损伤成因对开发有效清洁和修复策略至关重要。根据现有文献，水处理用聚合物膜破损的主要成因可分为物理损伤和化学损伤（图2）。

Membrane integrity monitoring

通常，技术可分为直接和间接方法。直接方法指直接应用于膜或膜组件的非破坏性测试（如压力驱动测试、二元气体完整性测试和传感分析）。间接方法则通过检测渗透液中的替代参数（如水质分析和替代物测试）来评估整个膜系统的完整性。早期完整性监测...

Membrane breakage characterization

多种分析技术被用于表征受损膜。形态表征揭示膜表面结构变化，而化学成分分析则提供功能基团和元素组成信息。通过这些互补技术，研究人员可全面了解膜损伤程度及影响修复过程的因素。

Healing mechanisms

膜修复机制涉及多种物理和化学过程，促进膜结构和功能恢复。这些机制大致分为两类：基于共价键的修复和涉及非共价相互作用的修复。

Perspectives

随着水处理膜技术的持续进步，膜完整性监测与破损修复的重要性日益凸显。尽管现有多种监测技术和修复策略，仍存在许多需进一步探索的挑战和未解问题（图6）：

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  （1）精准在线直接完整性监测方法。目前多数直接方法为离线操作，尤其对于大规模水处理系统...

Conclusions

本文全面综述了水处理中膜完整性监测与破损修复方法。直接完整性测试灵敏度高但通常需离线运行；间接完整性测试可在线操作但易受水质波动影响，灵敏度较低。破损修复机制包括共价键和非共价相互作用。共价键提供强效稳定...