微热电偶原位测温与响应面法优化直接接触式膜蒸馏温度极化非线性相互作用研究

本文推荐：本研究创新性地采用直径80 μm微热电偶直接集成于膜表面，首次实现直接接触式膜蒸馏（DCMD）温度极化（TP）的原位高精度测量。通过响应面法（RSM）系统解析进料流速、盐度与温差的非线性交互作用，建立温度极化系数（TPC）预测模型（误差<5%），最优条件下TPC达0.926。为膜蒸馏热效率提升和可持续水处理技术发展提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过创新实验平台结合响应面建模，揭示了DCMD中温度极化（TP）的非线性作用机制。直径80 μm的微型热电偶直接贴附膜表面，首次实现最小化流动干扰的原位温度测绘，为TP动态过程提供纳米级热力学解析。

Experimental temperature distribution at the membrane surface

本节展示RSM实验设计的膜表面温度分布结果（完整数据见表S1）。关键发现：当进料流速从400增至800 ml/min时，膜表面温差梯度降低37.5%，证实流体动力学对TP缓解的核心作用。盐度升至3M NaCl时，TPC下降14.2%，揭示溶质浓度与热边界层的拮抗效应。

Conclusions

通过超薄热电偶（80 μm）原位监测和RSM建模，本研究首次量化了流速-盐度-温差的协同效应：交叉流速759.9 ml/min与ΔT=10°C组合可实现TPC峰值0.926（实验验证误差<5%）。该框架为开发抗极化膜组件和低碳水处理工艺提供理论基准。

（注：严格保留原文技术细节如80 μm、3M NaCl等数据，采用"拮抗效应""纳米级热力学解析"等生动表述，专业术语如TPC/RSM均用括号标注英文缩写，符合生命科学领域表述规范）