聚酰胺反滲透膜的分子動力學(xué)模擬研究進(jìn)展

趙海洋，張林

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聚酰胺反滲透膜的分子動力學(xué)模擬研究進(jìn)展

趙海洋1，2，張林2

（1火箭軍工程設(shè)計研究院，北京 100011；2浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院，生物質(zhì)化工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310027）

芳香聚酰胺（PA）復(fù)合膜是目前最成功的商業(yè)化反滲透膜，被廣泛應(yīng)用于海水淡化等水處理領(lǐng)域。分子動力學(xué)（MD）模擬是研究PA膜微觀結(jié)構(gòu)和分子行為的重要手段，能夠從分子尺度解析PA膜的聚合、結(jié)構(gòu)和性能。本文在總結(jié)PA膜物化性質(zhì)的基礎(chǔ)上，介紹了MD模擬在PA膜聚合機(jī)理、分子結(jié)構(gòu)、膜內(nèi)水和溶質(zhì)傳遞行為及膜污染機(jī)理等方面的研究進(jìn)展。通過對現(xiàn)有研究分析發(fā)現(xiàn)，MD模擬在研究尺度和對象上存在一定的局限性：難以解決PA膜的宏觀結(jié)構(gòu)解析和電荷平衡等問題?；贛D模擬技術(shù)的最新發(fā)展，提出了MD模擬與實(shí)驗(yàn)測試和其他模擬方法的結(jié)合將是PA膜研究的重要發(fā)展方向之一。

聚酰胺；反滲透膜；分子模擬

反滲透（RO）是20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種高性能膜分離技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于海水淡化、苦咸水脫鹽、純水制備及廢水處理等領(lǐng)域。反滲透膜是反滲透過程的核心，是過程效率的決定性因素之一。聚酰胺（PA）復(fù)合膜是目前最成功的商業(yè)化反滲透膜，具有較高的水通量和鹽截留，但由于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)手段難以準(zhǔn)確解析PA膜的界面聚合反應(yīng)過程、微觀結(jié)構(gòu)和分離機(jī)理，其分離性能的作用機(jī)制尚未有定論，因而也難以開展高性能反滲透膜的理性設(shè)計。

分子動力學(xué)（MD）模擬是近年來快速發(fā)展的一門從分子尺度揭示物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué)方法，在生物大分子[1]、納米材料[2]和有機(jī)高分子物質(zhì)[3]等模擬研究方面得到了廣泛應(yīng)用?！?br>