从可视化到机制:通过LIF实验揭示纳米过中的早期污染动力学
Wentao Shang1, Xun Xu1, Yuchen Wang1
1Energy and Electricity Research Center, Jinan University, Zhuhai 519000, China.
Environmental science & technology
|August 27, 2025
概括
使用激光诱导光 (LIF) 可视化纳米过 (NF) 的早期膜污染. 更高的横流速度减少了污染物积累,提高了NF系统的效率.
科学领域:
- 膜科学与技术
- 处理水
- 表面科学
背景情况:
- 纳米过膜的早期污染是影响性能和效率的关键问题.
- 动态污染演变的实时特征是有限的.
- 了解早期污染机制对于优化NF系统设计和操作至关重要.
研究的目的:
- 想象和量化NF膜中早期污染的时间空间发展.
- 调查横流速度和跨膜压力对污染动态的影响.
- 阐明在早期污染阶段控制污染物运输的主要力量.
主要方法:
- 使用激光诱导光 (LIF) 技术实时可视化和量化污染.
- 使用离散相模型 (DPM) 模拟来分析粒子运输和力.
- 将实验数据与计算模型结合起来进行全面分析.
主要成果:
- 较高的横流速度 (10mL/s) 显著减轻了污染物积累,稳定了表面度,减少了污染层厚度.
- 低速度 (0.1毫升/分钟) 和高压 (5巴) 导致污染物迅速积累.
- 流量衍生分析和LIF成像确定了从中间阻塞到蛋糕状沉积的过渡.
- DPM模拟确定了Saffman提升和透阻力是粒子传输中的关键力量.
结论:
- 综合实验计算框架为NF的早期污染机制提供了新的见解.
- 交叉流速和跨膜压力是调节污染行为的关键参数.
- 这些发现为制定提高污染控制和水处理运营效率的策略提供了基础.


