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用力)密切相关。
索里拉金等人提出了优先吸附毛细孔流理论。以氯化钠水溶液为例,溶质是氯化钠,溶剂是水,膜的表面选择性地吸收水分子而排斥氯化钠,盐是负吸附,水是正吸附,水优先吸附在膜的表面上。在压力作用下,优先吸附的水分子通过膜,从而形成了脱盐的过程。这种理论同时给出了混合物分离和渗透性的一种临界孔径的概念。当膜表面毛细孔直径为纯水层厚的2倍时,对一个毛细孔而言,将能够得到最大流量的纯水,此时对应的毛细孔径称为临界孔径。理论上讲,制膜时应使孔径为2倍纯水厚度的毛细孔尽可能多地存在,以便膜的纯水通量最大。当膜毛细孔的孔径大于临界孔径时,溶液将从毛细孔的中心部位通过而导致溶质的泄露。
在该理论中,膜被假定为有微孔,分离机理由膜的表面现象和液体通过孔的传质所决定。膜层有优先吸附水及排斥盐的化学性质,使膜表面及膜孔内形成一几乎为纯溶剂的溶剂层,该层优先吸附的溶剂在压力作用下,连续通过膜而形成产液,其浓度低于料液。在料液和膜表面层之间形成一浓缩的边界层。根据该理论,反渗透过程是由平衡效应和动态效应两个因素控制的,平衡效应是指膜表面附近呈现的排斥力或吸引力有关;动态效应是指溶质和溶剂通过膜孔的流动性,既与平衡效应有关,又与溶质在膜孔中的位阻效应有关。
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f依据这一理论,索里拉金等于1960年8月研制出一种具有高脱盐率和高通量的可用于海水脱盐的多孔醋酸纤维素反渗透膜。从此,反渗透开始作为海水和苦咸水淡化的技术进入实用装置的研制阶段。
3、氢键理论
Reid等提出,在醋酸纤维素膜中,由于氢键和范德华力的作用,大分子之间存在牢固结合的结晶区和完全无序的非结晶区。水和溶质不能进入晶区,溶剂水充满在非晶区,在接近醋酸纤维素分子的地方,水与醋酸纤维素羰基上的氧原子形成氢键,即所谓的“结合水”。在非晶区较大的空间里(假定为孔),结合水的占有率相对较低,在孔的中央存在普通结构的水,不能与醋酸纤维素形成氢键的离子或分子可以通过孔的中央部分迁移,这种迁移方式称为孔穴型扩散。能和膜形成氢键的离子或分子与醋酸纤维素的氧原子形成结合水,以有序扩散的方式进行迁移,通过不断改变和醋酸纤维素形成氢键的位置进行传递透过膜。在压力作用下,溶液中的水分子和醋酸纤维素的活化点羰基上的氧原子形成氢键,而原来结合水的氢键被断开,水分子解离出来并随之转移到下一个活化点形成新的氢键,通过一连串的氢键形成与断开,水分子离开膜的r
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