用于纳米滤除的微米孔膜：微米尺寸几何可优化性能、能源效率和运行寿命

由直径为微米级孔径的介质和膜构成的材料在学术界和工业界已为其在纳米滤除流体方面具有良好的效能。鉴于这类混合系统中两种截然不同的尺度之间的巨大鸿沟，几乎可以预期纳米杂质的捕获几乎完全取决于纳米结构的特征。然而，我们在此表明，微米尺寸的 nominal 几何对纳米滤除性能、随时间的演化以及捕获每个杂质所耗费的能量都有显著影响。为此，我们应用定制化的随机计算，将壁面-杂质吸引和结合的累积概率相结合，辅以连续方程作为流体流动；这允许在不进行大量粒子模拟（在此类多尺度系统中不可行）的情况下跟踪纳米滤除过程。我们关注微米 nominal 几何对滤除特性（如对数去除值 LRV、运行寿命、能量平衡或被捕杂质层在孔内壁的空间轮廓）的影响。我们的结果识别出一些孔几何（例如减小锥形和正弦波凹陷）相对于相同平均直径的简单圆柱体具有约 4 倍更大的初始纳米滤除性能和运行寿命。所选几何也取决于每个特定应用可接受的 LRV 值。