Simulation and Experimental Analysis of Microalgae and Membrane Surface Interaction
Notice bibliographique
Résumé
The microalgae-induced membrane system applied in wastewater treatment has attracted attention due to microalgae’s outstanding nutrient fixation capacity and biomass harvesting. However, the fundamental understanding of the interaction of microalgae and membrane surfaces is still limited. This study presents experimental and numerical methods to analyze the attachment of microalgae to the membrane. An atomic force microscope (AFM) analysis confirmed that a polydimethylsiloxane (PDMS) sensor, as a simulated membrane surface, exhibited a rougher surface morphology than a polyurethane (PU) sensor did. The contact angle and adsorption analysis using a quartz crystal microbalance confirmed that the PDMS surface, representing the membrane surface, provided a better attachment affinity than the PU surface for microalgae because of the lower surface tension and stronger hydrophobicity of PDMS. The simulation studies of this work involved the construction of roughly circular-shaped particles to represent microalgae, rough flat surfaces to represent membrane surfaces, and the interaction energy between particles and surfaces based on XDLVO theory. The modeling results of the microalgae adsorption trend are consistent and verified with the experimental results. It was observed that the interfacial energy increased with increasing the size of particles and asperity width of the membrane surface. Contrarily, the predicted interaction energy dropped with elevating the number of asperities and asperity height of the microalgae and membrane. The most influential parameter for controlling interfacial interaction between the simulated microalgae and membrane surface was the asperity height of the membrane; changing the height from 50 nm to 250 nm led to alteration in the primary minimum from −18 kT to −3 kT. Overall, this study predicted that the microalgae attachment depends on the size of the asperities to a great extent and on the number of asperities to a lesser extent. These results provide an insight into the interaction of microalgae and membrane surface, which would provide information on how the performance of microalgae-based membrane systems can be improved.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».