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Four-Dimensional Visualization of Microscale Dynamics of Membrane Oil Fouling via Synchrotron Radiation Microcomputed Tomography
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2022-08-03 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c01051 Kyungjin Park 1 , Dongyun Lee 2 , Jae-Hong Lim 3 , Jiwoo Hong 4 , Geunbae Lim 5
Langmuir ( IF 3.7 ) Pub Date : 2022-08-03 , DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c01051 Kyungjin Park 1 , Dongyun Lee 2 , Jae-Hong Lim 3 , Jiwoo Hong 4 , Geunbae Lim 5
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Although oil–water separation technology via wettability-controlled membranes has emerged as a promising technology to treat oily wastewater, membrane fouling by faulents such as sludge flocs and colloids, and the consequent clogging of pores, severely degrades the efficiency of filtration systems. One of the main promotors of fouling by faulents is oil fouling, which is also a form of fouling itself. Despite considerable practical and academic interest in the analysis of oil-fouled membranes, direct visualization of the entire process of oil infiltration into hydrophilic membranes is still preliminary owing to (i) the similar optical contrast and physical density between oil and water, (ii) the low penetration depth of imaging methods, and (iii) the lack of 3D segmentation capability. In this study, microcomputed X-ray tomography using tunable synchrotron radiation provided direct high-speed 3D visualization of the microscale dynamics of the oil infiltration of a prewetted hydrophilic filter membrane over time. Direct visualization of the interfacial dynamics of oil infiltration opens a window into the complex liquid (water/oil)–gas–solid interface and thus helps furnish an in-depth understanding of oil fouling in the prewetted membrane.
中文翻译：
通过同步辐射微计算机断层扫描对膜油污染微观动力学的四维可视化
尽管通过润湿性控制膜的油水分离技术已成为处理含油废水的一种有前途的技术，但污泥絮凝物和胶体等故障造成的膜污染以及随之而来的孔隙堵塞严重降低了过滤系统的效率。故障结垢的主要促进因素之一是油垢，它本身也是一种结垢形式。尽管对油污膜的分析具有相当大的实际和学术兴趣，但由于（i）油和水之间相似的光学对比度和物理密度，（ii）直接可视化油渗入亲水膜的整个过程仍处于初步阶段。成像方法的低穿透深度，以及 (iii) 缺乏 3D 分割能力。在这项研究中，使用可调谐同步加速器辐射的微计算机 X 射线断层扫描提供了对预先润湿的亲水性滤膜随时间的油渗透的微尺度动态的直接高速 3D 可视化。油渗入界面动力学的直接可视化打开了进入复杂液体（水/油）-气-固界面的窗口，从而有助于深入了解预润湿膜中的油污染。
更新日期：2022-08-03
中文翻译：
通过同步辐射微计算机断层扫描对膜油污染微观动力学的四维可视化
尽管通过润湿性控制膜的油水分离技术已成为处理含油废水的一种有前途的技术，但污泥絮凝物和胶体等故障造成的膜污染以及随之而来的孔隙堵塞严重降低了过滤系统的效率。故障结垢的主要促进因素之一是油垢，它本身也是一种结垢形式。尽管对油污膜的分析具有相当大的实际和学术兴趣，但由于（i）油和水之间相似的光学对比度和物理密度，（ii）直接可视化油渗入亲水膜的整个过程仍处于初步阶段。成像方法的低穿透深度，以及 (iii) 缺乏 3D 分割能力。在这项研究中，使用可调谐同步加速器辐射的微计算机 X 射线断层扫描提供了对预先润湿的亲水性滤膜随时间的油渗透的微尺度动态的直接高速 3D 可视化。油渗入界面动力学的直接可视化打开了进入复杂液体（水/油）-气-固界面的窗口，从而有助于深入了解预润湿膜中的油污染。
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