微孔滤膜膜过滤试验

天津津腾采用错流过滤装置测试微孔滤膜膜的纯水流量和截留性能,装置示意如图1所示。详细步骤如下:首先将微孔滤膜膜片封装于膜组件中;随后在跨膜压力为5bar的条件下预压过夜,直到出水流量稳定;预压结束后,调节压力并记录微孔滤膜膜的渗透液体积。

图1微孔滤膜装置

纯水流量测试完毕后,将进料液替换为硫酸钠(Na2SO4)、氯化镁(MgCl2)和氯化钙(CaCl2)溶液,使用电导率仪测量并计算微孔滤膜膜的截盐率。

选取腐殖酸和氯化钙作为微孔滤膜动态试验的有机模型污染物和背景离子,腐植酸浓度为10mg/L、氯化钙浓度为10mM。分子动力学模拟在TFC膜体系中,构建随机分布的PIP和TMC单体,当胺基和酰氯官能团的间距小于3.25Å时,手动将对应的PIP和TMC单体进行连接,获得TFC片段。

在TFC-PNIPAM膜体系,基于NI-PAM单体聚合构建PNIPAM链。将1个TFC片段或1个PNIPAM链随机分布在含有1个钙离子和500个水分子的周期性盒子中,盒子的大小为30Å×30Å×30Å,通过钠离子和氯离子平衡体系电荷。

分别使用SPC水模型和Dreiding力场描述水分子和有机物的力场,非键相互作用的截断半径为12Å,使用PPPM法计算长程静电相互作用。模拟过程使用软件,时间步长为1fs,首先通过能量最小化避免原子间的不合理接触,接着依次在正则系综和等温等压系综下弛豫1ns,确保模拟体系的势能、动能和总能量达到平衡状态,最后在正则系综下运行5ns来输出数据,钙离子在TFC片段或PNIPAM链的分布情况通过径向分布函数计算。