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02
2026
-
09
EST:反渗透膜水传输的“等效电路”解构
作者：
研究背景
反渗透（RO）膜是缓解全球水资源短缺的关键技术，其性能核心在于聚酰胺（PA）分离层的结构。实际RO膜具有复杂的“脊-谷”粗糙结构，并常包含互连 voids、内部层、基底层及PA侵入基底孔隙等多种亚微观特征。然而，现有简单传输模型仅适用于高度简化的PA结构，而高保真计算流体动力学模拟又过于昂贵。因此，亟需一种通用且便捷的分析方法来阐明这些复杂结构特征如何协同调控水传输阻力，从而为高性能膜的理性设计提供指导。
本文摘要
聚酰胺（PA）结构对反渗透（RO）膜的水传输行为具有关键影响。现有的简单传输模型局限于高度简化的PA结构，而高保真计算流体动力学模拟在实验和计算上均成本高昂。在此，我们提出一种新颖的等效电路模型，能够将复杂的PA网络转化为由外部层、内部层和基底层等基本元件构成的直观等效电路。因此，总传输阻力可通过阻力网络分析方便地评估。模型结果与数值模拟吻合良好，并表明仅具有褶皱外部层的膜通常表现出较低的传输阻力。相反，内部层、基底层和/或侵入层的存在可能使阻力增加数个数量级。因此，具有相同外部形貌的PA结构可能呈现截然不同的传输阻力和关键传输路径，突显了内部结构在调控水传输中的决定性作用。此外，内部层的存在可能对表面通量分布/均匀性产生不利影响，这可能对膜污染有重大影响。本研究为理解RO膜中的水传输提供了一个直观的框架，并为膜结构优化提供了关键指导。
图文导读
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/0YSfRVr14NSvZqwGhF_HHA
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