分子模拟技术在膜分离技术领域的应用

膜分离技术发展迅速,已成为人类社会发展和工业生产中至关重要的环节,但对膜的微观结构及小分子在膜内传质机理的认识与解释还有欠缺.随着分子动力学(MD)和相关模拟技术的不断发展,分子模拟逐步实现了从原子和分子尺度对膜结构与跨膜传质机理的理论研究.分别介绍了分子模拟技术在反渗透、气体分离、渗透汽化以及其他膜分离技术领域的研究进展,以期通过基础理论研究,指导新一代面向不同应用领域的特定用途的高性能膜材料开发,以及膜过程的设计与优化.

基于NaA分子筛的聚酰亚胺-氨酯反渗透复合膜改性研究

将多元胺N,N-二甲基间苯二胺(DMMPD)与4-甲基间苯二胺(MMPD)进行组合,通过二次界面聚合法与多元酰氯5-氧甲酰氯异酞酰氯(CFIC)反应得到一种耐氧化的聚酰亚胺-氨酯反渗透复合膜(MMPD-CFIC@CFIC-DMMPD),该膜具有较好的耐氧化性能.之后,在有机相中掺杂NaA分子筛,制得改性的聚酰亚胺-氨酯反渗透复合膜(MMPD-CFIC/NaA@CFIC-DMMPD).采用傅立叶衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析了膜活性分离层的化学组成和结构,并利用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)以及透射电镜(TEM)观察膜的表面、断面形貌,同时分析了膜的分离性能、耐氯性能与抗有机污染性能.结果表明,NaA分子筛的引入使聚酰亚胺-氨酯反渗透膜的水通量提升,且抗有机污染能力增强,但对膜的耐氧化性能影响不大.