凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2024年11月29日
]
标题: 纳米结构的微孔膜用于纳滤:微米几何结构可能优化性能、能效和操作寿命
标题: Nanostructured micrometric-pore membranes for nanofiltration: Micrometric geometry may optimize performance, energy efficiency and operational lifetime
摘要: 媒体和由微米直径孔组成的膜在学术界和工业界众所周知,一旦孔内表面涂覆了纳米结构,它们就能够有效地进行流体的纳滤。 鉴于这些混合系统中两个非常不同的尺度之间存在很大的不匹配,可以预期纳米杂质的捕获几乎完全取决于纳米结构的特性。 然而,我们在这里表明,微米尺度的名义几何结构确实对纳滤性能、其随时间的变化以及每个被捕获杂质所消耗的能量有明显的影响。 为此,我们应用了定制的随机计算,将壁面杂质吸引力和结合的累积概率结合起来,并在流体流动时补充连续性方程;这使得在不进行多粒子模拟的情况下跟踪纳滤成为可能,而在这种多尺度系统中,多粒子模拟是不可行的。 我们关注微米尺度的名义几何结构对过滤特性的影响,如对数去除值LRV、操作寿命、能量平衡或孔内壁上被捕获杂质层的空间分布。 我们的结果识别了一些孔结构(例如,逐渐变细的圆锥形和正弦波状波纹形),其初始纳滤性能和操作寿命比相同平均直径的简单圆柱体大约4倍。 最优几何结构还显示出取决于每种特定应用可接受的LRV值。
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