在等溫等壓系統(tǒng)下模擬TFC片段、PNIPAM鏈、鈣離子的運(yùn)動(dòng)軌跡,由于鈣離子主要與有機(jī)物的氧原子發(fā)生相互作用,因此通過徑向分布函數(shù)分析鈣離子與有機(jī)物中氧原子的分布情況。

    TFC片段與鈣離子在4.46Å處呈現(xiàn)尖銳的特征峰,表明TFC片段與鈣離子具有明顯的吸附作用特性。通過TFC片段與鈣離子的相互作用分析,靜電引力是TFC片段吸附鈣離子的主要作用力。PNIPAM鏈與鈣離子呈現(xiàn)無規(guī)律的徑向分布函數(shù),表明PNIPAM鏈與鈣離子間的相互作用較弱。

    缺乏靜電引力的作用下,鈣離子與PNIPAM鏈的距離始終大于6.54Å。由于鈣離子與腐植酸具有絡(luò)合作用,隨著鈣離子接近納濾膜,將形成“膜-鈣離子-腐植酸”三者間的橋接作用,該作用將顯著增加納濾膜污染。綜上,接枝PNIPAM鏈可降低膜表面的電負(fù)性,抑制納濾膜與陽(yáng)離子的相互作用,從而減輕納濾膜與多元污染物間的復(fù)合污染。

    天津津騰實(shí)驗(yàn)室溫控響應(yīng)型納濾膜,通過性能分析、動(dòng)態(tài)污染試驗(yàn)、分子動(dòng)力學(xué)模擬,得到以下結(jié)論:

    (1)溫控響應(yīng)型納濾膜具有較薄且疏松的聚酰胺分離層結(jié)構(gòu),相比于TFC膜的流量提升約71%,對(duì)硫酸鈉的截留率在97%以上。

    (2)在納濾錯(cuò)流運(yùn)行過程中,相較于TFC膜,TFC-PNIPAM膜的比通量衰減速率明顯減緩。在過膜水量為120mL時(shí),相比于TFC膜,TFC-PNI-PAM膜的比通量提升8.4%。

    (3)分子動(dòng)力學(xué)模擬表明PNIPAM鏈降低了納濾膜與鈣離子間的相互作用,鈣離子難以吸附至納濾膜表面,抑制了“膜-鈣離子-腐植酸”三者間的橋接作用,從而有效緩解了膜污染問題。