利用分子动力学模拟水和盐在磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯膜内的扩散行为

为了深入探究磺化聚苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(S-SEBS)膜脱盐机理,采用分子动力学(MD)模拟研究了S-SEBS膜的微观结构及水和盐在膜内的扩散行为,对比不同盐浓度条件下水分子和盐离子在膜内的扩散系数.研究结果发现,水分子和盐离子在膜内有特定的位置分布和不同的扩散性能.水分子在膜内亲水区聚集成团簇,当膜内含水率较高时,水分子在膜内易形成连续的纳米传递通道;Na+由于强静电吸引作用与磺酸根之间的距离较近,C1-则由于静电排斥作用远离磺酸根.H2O、Cl-和Na+的扩散系数均随着料液浓度的增加而减小,并在同一体系下按H2O、Cl-和Na+顺序由大到小排列,这与水和盐的尺寸、电荷效应及膜的微观结构有关.盐离子在聚合物膜内以水合离子的形式存在,减小了自身在膜内的有效自由体积,增大了传质阻力,从而增大了S-SEBS膜对水分子和盐离子的扩散选择性,这对获得高盐截留率有至关重要的作用.