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OA

作者：宋阳; 魏明杰^*; 徐放; 汪勇^*

来源：Engineering, 2020, 6(05): 210-228.

• 传递阻力
• 反渗透
• 非平衡分子动力学
• 水分子亲水性
• 建模

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 nm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。

• 单位
  材料化学工程国家重点实验室