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在膜反应器中，膜污染严重影响生产效率。研究人员开展 “激光增强高倍率远心成像系统（LEHTIS）用于膜污染多相流监测” 的研究，发现粒子积累等规律，该系统为原位监测膜污染和优化反应器提供有效工具。
在化学工业的大舞台上，膜反应器技术正逐渐崭露头角。它将多相催化反应与膜分离巧妙结合，实现了催化剂粒子在反应过程中的原位分离，极大地简化了工艺流程，提升了生产效率。可这一技术也面临着一个棘手的难题 —— 膜污染。
膜污染就像膜反应器的 “紧箍咒”，严重制约着它的持续高效生产。在浸没式膜反应器中，膜污染的表现尤为突出，粒子在膜表面不断堆积，膜孔被逐渐堵塞，直接导致膜的渗透性大打折扣，整个反应效率也跟着 “一落千丈”。传统的原位表征方法，像扫描电子显微镜、能量色散 X 射线光谱法以及共聚焦激光扫描显微镜等，虽然能呈现污染层的详细形态，监测膜通量或跨膜压差的变化，但面对膜污染的动态过程，却显得有些 “力不从心”，无法实时、全面地捕捉。
为了攻克这一难题，来自未知研究机构的研究人员积极探索，开展了关于激光增强高倍率远心成像系统（Laser - enhanced High - magnification Telecentric Imaging System，LEHTIS）用于膜污染多相流监测的研究。研究人员通过 LEHTIS 对搅拌膜反应器中膜表面粒子的积累和膜附近粒子的动态运动进行了深入分析，最终得出一系列重要结论。研究发现，粒子在膜表面的积累和脱附与膜表面的物理性质息息相关；在膜附近的流场中，存在间歇性的旋转运动，而且随着时间推移，这种运动还会逐渐趋于稳定；通过监测膜附近粒子的整体速度和加速度变化，能够对过滤过程进行有效评估；此外，研究人员还将单个粒子所受的力的分析结果与力平衡模型进行对比验证，进一步完善和准确应用该模型于搅拌膜反应器中。这些研究成果意义重大，LEHTIS 为原位监测膜污染提供了有力的技术支持，有助于优化搅拌膜反应器，推动其在工业领域的广泛应用，为化学工业的高效发展注入新的活力。该研究成果发表在《Chinese Journal of Chemical Engineering》上。
研究人员在开展研究时，主要运用了以下关键技术方法：搭建连续恒压搅拌膜过滤系统，用于模拟实际的反应环境；构建 LEHTIS，该系统利用高倍率远心镜头和激光增强照明，克服传统光学成像技术的局限，实现对粒子运动和积累的精确观测。
研究结果
- 粒子运动和积累的 frontal shooting 图像分析：研究人员利用 LEHTIS 对膜过滤过程中膜表面粒子的运动和积累进行研究。实验结果显示，在实验开始 0s 后，粒子最初聚集在膜表面流速较高的孔隙周围，这表明粒子积累速度很快。同时还观察到粒子的滚动行为。这些现象为深入了解膜污染的动态过程提供了直观依据。
研究结论和讨论
本研究成功引入了 LEHTIS 用于监测搅拌膜反应器中膜污染的动态过程。该系统通过使用高倍率远心镜头与激光增强照明相结合的方式，显著提升了 frontal 和 side shooting 图像的清晰度和准确性，为研究人员提供了更清晰、无失真的观测视角。这一成果不仅有助于更深入地理解膜污染的微观机制，而且为优化搅拌膜反应器的设计和操作提供了重要的理论支持和技术手段，对推动膜反应器在工业生产中的广泛应用具有重要意义。
