聚酰胺反渗透膜中水传递阻力的分子模拟——界面阻力和内部阻力

• 作者: 宋阳 徐放 汪勇 魏明杰
• 来源期刊: 工程（英文）
• 关键词: 传递阻力 反渗透 非平衡分子动力学 水分子亲水性 建模
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: Green Chemical Engineering—Article
• 页码范围: 577-584,656-664
• 页数: 17页
• 字数: 6919字
• 语种: 英文

摘要

在分子水平上理解水分子在聚酰胺(PA)反渗透(RO)膜中的传递阻力对于这些膜的设计、制备和应用具有非常重要的指导意义.本文通过分子模拟来计算总传递阻力,并将其分成两部分——内部阻力和界面阻力.内部阻力取决于PA层的厚度,而界面阻力则不然.基于5 nm厚的PA层的模拟显示界面阻力对总阻力的贡献率很大(>62％).然而,现实世界中,对于具有200 nm PA层的RO膜,界面阻力起次要作用,其贡献率低于10％.这表明,当使用典型方法估算RO膜的传递阻力时,存在不准确的风险,因为该方法简单地将5 n m厚的PA层的总阻力进行倍增,使得界面阻力被错误放大.此外,界面阻力和内部阻力均取决于PA层的化学性质.我们的模拟显示,减少PA层中剩余羧基的数量会导致内部阻力降低,因此,可以在不牺牲离子截留的情况下改善水的渗透性,这与实验结果高度吻合.