正渗透过程中纳米碳管膜的盐水通道行为

doi:10.3866/PKU.WHXB20110104

物理化学学报 >> 2011, Vol. 27 >> Issue (01): 228-232.doi: 10.3866/PKU.WHXB20110104

正渗透过程中纳米碳管膜的盐水通道行为

贾玉香, 李燕, 胡仰栋

中国海洋大学化学化工学院, 山东青岛266100

收稿日期:2010-07-12 修回日期:2010-09-20 发布日期:2010-12-31
通讯作者: 贾玉香 E-mail:jiayx76@yahoo.com.cn
基金资助:
国家自然科学基金(20806076)和国家重点基础研究发展计划(973) (2003CB615706)资助项目

Behavior of Carbon Nanotube Membranes as Channels of Salt and Water in Forward Osmosis Process

JIA Yu-Xiang, LI Yan, HU Yang-Dong

College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, Shandong Province, P. R. China

Received:2010-07-12 Revised:2010-09-20 Published:2010-12-31
Contact: JIA Yu-Xiang E-mail:jiayx76@yahoo.com.cn
Supported by:
The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (20806076) and National Key Basic Research Program of China (973) (2003CB615706).

摘要/Abstract

摘要：

以纳米碳管(CNT)仿生构筑正渗透(FO)膜, 采用分子动力学模拟的方法考察水和盐在由CNT(6,6)、CNT(7,7)、CNT(8,8)、CNT(9,9)、CNT(10,10)、CNT(11,11)等不同尺寸纳米碳管构筑膜中, 于2.5、3.75、5.0mol·L^-1等不同汲取液浓度下的传递行为. 纳秒级的模拟得到水分子在不同尺寸纳米碳管膜内的分布, 水通量的变化以及盐截留等情况. 模拟结果表明, 由CNT(8,8)构筑的正渗透膜表现出优异的通水阻盐性能.

关键词: 正渗透, 膜分离, 脱盐, 纳米碳管, 分子动力学模拟

Abstract:

We investigated the influence of carbon nanotube (CNT) size using CNTs including CNT(6,6), CNT(7,7), CNT(8,8), CNT(9,9), CNT(10,10), and CNT(11,11), and the influence of draw solution concentrations, such as 2.5, 3.75, and 5.0 mol·L^-1, on the permeation behaviors of salt and water molecules through the biomimetically manufactured forward osmosis (FO) membranes. Nanosecondscale molecular dynamic simulations were carried out to obtain the relevant information, including the distributions of the water molecules, water flux, and salt permeation within the different CNT membranes. Simulation results show that the FO membrane incorporating CNT(8,8) can achieve the highest water flux and also the lowest salt permeation.

Key words: Forward osmosis, Membrane separation, Desalination, Carbon nanotube, Molecular dynamics simulation

贾玉香, 李燕, 胡仰栋. 正渗透过程中纳米碳管膜的盐水通道行为[J]. 物理化学学报, 2011, 27(01), 228-232. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110104

JIA Yu-Xiang, LI Yan, HU Yang-Dong. Behavior of Carbon Nanotube Membranes as Channels of Salt and Water in Forward Osmosis Process[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27(01), 228-232. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110104

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB20110104

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2011/V27/I01/228

参考文献

1 Van der Bruggen, B.; Lejon, L.; Vandecasteele, C. Environ. Sci. Technol., 2003, 37: 3733
2 Elimelech, M. Membr. Technol., 2007, 1: 7
3 Mi, B.; Elimelech, M. J. Membr. Sci., 2008, 320: 292
4 Gao, C.; Zheng, G.;Wang, M.;Wang, D.; Gao, X.; Zhou, Y. Technol. Water Treat., 2008, 34(2): 1
[高从堦, 郑根江, 汪锰, 王铎, 高学理, 周勇, 水处理技术, 2008, 34(2): 1]
5 Cath, T. Y.; Gormly, S.; Beaudry, E. G.; Adams, V. D.; Childress, A. E. J. Membr. Sci., 2005, 257: 85
6 McCutcheon, J. R.; McGinnis, R. L.; Elimelech, M. J. Membr. Sci., 2006, 278: 114
7 Cath, T. Y.; Childress, A. E. J. Membr. Sci., 2006, 281: 70
8 Jin, K.Y.;Yu, S. C.; Gao, C. J.; Lin, K. Bullet. Sci. Technol., 2000, 16: 125
[金可勇, 俞三传, 高从堦, 林柯. 科技通报, 2000,16: 125]
9 Fu, S. Q.; Chen, P.; Luo, Z. X. Environ. Sci. Manag., 2006, 31(5): 96
[付守琪, 陈萍, 罗专溪. 环境科学与管理, 2006, 31(5): 96]
10 Wang, K. Y.; Yang, Q.; Chung,T.; Rajagopalan, R. Chem. Eng. Sci., 2009, 64: 1577
11 Wang, K. Y.; Chung, T.; Qin, J. J. Membr. Sci., 2007, 300: 6
12 Yang, Q.;Wang, K. Y.; Chung, T. Sep. Purif. Technol., 2009, 69: 269
13 Wang, R.; Shi, L.; Tanga, Ch. Y.; Chou, S.; Qiu, C.; Fane, A. G. J. Membr. Sci., 2010, 355: 158
14 Hummer, G.; Rasaiah, J. C.; Noworyta, J. P. Letters to Nnature, 2001, 414: 188
15 Zhu, F.; Schulten, K. Biophys. J., 2003, 85: 236
16 Kalra, A.; Garde, S.; Hummer, G. Proceedings of the of Sciences of the United State of American, 2003, 100:10175
17 Dellago, C.; Naor, M. M.; Hummer, G. Phys. Rev. Lett., 2003, 90: 105902
18 Wang, J.; Zhu, Y.; Zhou, J.; Lu, X. Acta Chimica Sinica, 2003, 61 (12): 1891
[王俊, 朱宇, 周健, 陆小华, 化学学报, 2003,61 (12): 1891]
19 Holt, J.; Park, H.;Wang, Y.; Stadermann, M.; Artyukhin, A.; Grigoropolous, C.; Noy, A.; Bakajin, O. Science, 2006, 312: 1034
20 Peter, C.; Hummer, G. Biophys. J., 2005, 89: 2222
21 Shao, Q.; Zhou, J.; Lu, L.; Lu, X.; Zhu, Y.; Jiang, S. Nano Letters, 2009, 9: 989
22 Beckstein, O.; Sansom, M. S. P. Phys. Biol., 2004, 1: 42
23 Corry, B. J. Phys. Chem. B, 2008, 112: 1427
24 Alexiadis, A.; Kassinos, S. Mol. Simul., 2008, 34: 671
25 Thomas, J. A.; McGaughey, A. J. H. Nano Lett., 2008, 8: 2788

[1]	熊岳城, 于飞, 马杰. 电容去离子除氯电极的构建及其脱盐性能研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(5): 2006037 - .
[2]	曹冲, 张裴, 曹立冬, 刘铭鑫, 宋玉莹, 陈鹏, 黄啟良, 韩布兴. 液滴在超疏水植物叶面的沉积：实验和分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2022, 38(12): 2207006 - .
[3]	陈文琼, 关永吉, 张姣, 裴俊捷, 张晓萍, 邓友全. 外电场作用下离子液体振动光谱变化的分子动力学模拟研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 2001004 - .
[4]	张涛,仇运广,罗启超,程曦,赵丽芬,严昕,彭浡,蒋华良,阳怀宇. 钙离子和镁离子浓度变化对磷脂酰乙醇胺-磷脂酰甘油双分子层膜的影响[J]. 物理化学学报, 2019, 35(8): 840 -849 .
[5]	许谢君,肖兴庆,徐首红,刘洪来. 亮氨酸拉链型脂肽对脂质体温敏性调节的分子模拟[J]. 物理化学学报, 2019, 35(6): 598 -606 .
[6]	吕康杰,彭燕秋,肖丽,陆君涛,庄林. 醇/水混合溶剂中碱性聚合物电解质独特的溶解行为[J]. 物理化学学报, 2019, 35(4): 378 -384 .
[7]	杨化超,薄拯,帅骁睿,严建华,岑可法. 润湿特性对超级电容器储能动力学的影响机理[J]. 物理化学学报, 2019, 35(2): 200 -207 .
[8]	陈文琼,关永吉,张晓萍,邓友全. 分子动力学模拟研究外电场对咪唑类离子液体振动谱的影响[J]. 物理化学学报, 2018, 34(8): 912 -919 .
[9]	刘夫锋,范玉波,刘珍,白姝. Z_Aβ3和A_β16-40亲和作用的分子机理解析[J]. 物理化学学报, 2017, 33(9): 1905 -1914 .
[10]	王雷,于飞,马杰. 石墨烯基电极材料的设计和构建及其在电容去离子中的应用[J]. 物理化学学报, 2017, 33(7): 1338 -1353 .
[11]	王子民,郑默,谢勇冰,李晓霞,曾鸣,曹宏斌,郭力. 基于ReaxFF力场的对硝基苯酚臭氧氧化分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2017, 33(7): 1399 -1410 .
[12]	曹了然,张春煜,张鼎林,楚慧郢,张跃斌,李国辉. 分子动力学模拟技术在生物分子研究中的进展[J]. 物理化学学报, 2017, 33(7): 1354 -1365 .
[13]	陈芳,刘圆圆,王建龙,苏宁宁,李丽洁,陈红春. 混合溶剂对β-HMX结晶形貌影响的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2017, 33(6): 1140 -1148 .
[14]	谷泽宇,高嵩,黄昊,靳晓哲,吴爱民,曹国忠. 多壁纳米碳管约束二硫化锡作为锂离子电池负极的电化学行为[J]. 物理化学学报, 2017, 33(6): 1197 -1204 .
[15]	陈贻建,周洪涛,葛际江,徐桂英. 双链阴离子表面活性剂1-烷基-癸基磺酸钠在气/液界面聚集行为:分子动力学模拟研究[J]. 物理化学学报, 2017, 33(6): 1214 -1222 .

正渗透过程中纳米碳管膜的盐水通道行为

Behavior of Carbon Nanotube Membranes as Channels of Salt and Water in Forward Osmosis Process

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0