反渗透过程中双壁碳纳米管通水阻盐性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,探究了非常规双壁碳纳米管(dwcnt)在反渗透过程中,不同内外管间距对管道内水分子与盐离子运动行为的影响.本文采用0.5mol·l-1氯化钠水溶液模拟海水,内管始终采用cnt(8,8)型,并对盐水层施加恒力模拟反渗透压.重点考察盐离子数量分布与通水情况,计算水分子平均力势,并分析水分子氢键寿命与偶极矩分布.结果表明,管间距不仅影响上述各项性质,还会改变盐离子与水分子在碳管中的渗透特性.模拟结果显示,小尺寸dwcnt可以有效实现盐水分离但水通量较小,大尺寸dwcnt的水容量较大但阻盐效率不高,而中尺寸dwcnt(即:管间距为0.815nm)则具有最佳的通水阻盐性能.本文试图从分子层面揭示了dwcnt通水阻盐机理,并为人们设计新型海水淡化渗透膜提供理论指导.