粗糙或波纹？用于污堵控制的膜拓扑与形貌
流体动力学
2019-02-20 v1
摘要
反渗透膜（ROM）过滤系统广泛应用于废水回收、海水淡化、垃圾填埋场水处理等领域。过滤过程中，系统性能受膜污堵的显著影响，导致渗透通量大幅下降以及运行所需能量输入增加。ROM 过滤系统的设计与优化旨在通过研究膜结构、局部流场、局部溶质浓度与污染物吸附模式之间的耦合来减少膜污堵。然而，当前研究仅关注过度简化的稳态模型，忽略流体动力学与跨膜传输之间的任何动态耦合，而膜设计仍依赖试错。本工作中，我们建立了耦合瞬态 Navier-Stokes 方程与对流-扩散方程，以及污染物累积的吸附-脱附方程的模型，并依据渗透通量的非稳态测量与稳态空间污堵模式进行了验证。此外，我们分析证明，对于直通道，Sherwood 数与 Bejam 数之间存在普适标度关系。随后我们将该结果推广至经历形貌和/或拓扑改性的膜。我们证明，通过定义考虑膜改性引入的附加长度尺度的修正 Reynolds 数，以及表示相对于洁净渗透通量与系统运行所需能量输入的聚合效率度量的膜性能指数，可识别出普适标度行为。
引用
@article{arxiv.1809.00217,
title = {Rough or Wiggly? Membrane Topology and Morphology for Fouling Control},
author = {Bowen Ling and Ilenia Battiato},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.00217},
year = {2019}
}