微过膜污染的定量表征使用光学一致性断层学与优化图像分析.

科学领域:

• 膜科学与技术 膜科学与技术
• 生物医学光学 生物医学光学
• 环境工程 环境工程

背景情况:

• 膜污染严重损害了水处理效率,需要精确的诊断工具.
• 目前评估污染的方法往往具有破坏性,需要耗时的离线分析.
• 光学连贯断层扫描 (OCT) 在现场提供实时可视化,但对薄薄的薄膜层进行定量分析是具有挑战性的.

研究的目的:

• 开发和验证可重复的,自动化图像分析工作流程,用于基于OCT的定量膜污染诊断.
• 为了对各种图像处理算法进行基准测试,以准确细分污染层.
• 为了实时监测污染层厚度及其与膜性能的相关性.

主要方法:

• 开发了一个OCT图像分析工作流程,结合了带通波,高斯平滑,不清晰的掩盖和双值减法.
• 与扫描电子显微镜 (SEM) 数据对比的17个全球值算法用于蛋糕厚度.
• 应用了优化的工作流程来量化酸,高和酸污染物的污染层厚度.

主要成果:

• 三角时刻值算法与开发的工作流相结合,显示出强大的性能,与SEM测量密切一致 (14.23 ± 1.18 μm对比15.29 ± 1.54 酸μm).
• 该方法成功量化了污染厚度的演变,并将其与各种污染物的流量下降相关联.
• 观察到流量下降持续而不显著增加厚度的情况,表明压缩或透性变化.

结论:

• 拟议的OCT图像分析框架使定量,实时污染诊断成为可能,超越了定性可视化.
• 这种方法支持对污染过程的机械解释,并可以改善膜系统的操作控制.
• 自动化工作流程增强了OCT在现场监测和管理膜性能方面的实用性.