改进反渗透膜模型：溶解-扩散模型的优化与验证

"本文主要探讨了反渗透膜技术中的一种改进模型——改进的反渗透膜溶解-扩散模型(MSDM)，该模型基于原始的溶解-扩散模型(SDM)，并考虑了溶质体积压力驱动项的影响。作者通过研究发现，模型中的参数B值会随着压力的变化而变化，同时溶质的脱除率随压力增大而增大，但增大幅度会随压力增加而减小。改进模型的拟合效果优于传统的SDM，拟合的均方差在10^-8到10^-6之间。然而，模型计算的溶质偏摩尔体积与实际值存在一定的偏差，这可能是由于模型参数α可能与渗透通量和压力有关，因此该模型被定义为一个半经验模型。关键词包括反渗透、溶解-扩散模型、溶质偏摩尔体积和压力驱动项。" 在反渗透膜技术中，溶解-扩散模型(SDM)是一种广泛使用的理论框架，用于解释溶质如何通过半透膜进行传输。SDM假设溶质首先溶解在膜材料中，然后通过扩散过程穿越膜。然而，原始的SDM并未充分考虑溶质体积压力驱动项，即溶质因体积变化引起的驱动力。王一鸣等人提出的改进模型(MSDM)弥补了这一不足，将溶质体积压力驱动项纳入考虑，使得模型更全面地描述了反渗透过程。 在MSDM中，参数B的变异性揭示了压力对溶质透过膜的影响，它不仅影响脱除率，还影响这个速率随压力变化的斜率。这种变化对于优化反渗透系统的操作条件至关重要，因为控制压力可以有效调节膜对溶质的截留效果，从而达到理想的分离性能。 通过比较MSDM和SDM的拟合结果，可以看出MSDM的拟合精度更高，表明其在描述反渗透过程中溶质行为方面更为精确。然而，模型参数α计算出的溶质偏摩尔体积与实际值的偏差提示我们，α可能不仅仅是一个常数，而是与操作条件如渗透通量和压力有关的动态变量。这为未来的模型改进提供了方向，即需要进一步研究α与这些变量的关系，以建立更准确的模型。 这项工作为反渗透膜性能的理论研究提供了新的见解，并为设计和优化反渗透系统提供了理论基础。未来的研究可能集中在如何更精确地确定模型参数，以及如何利用这些模型来预测不同条件下反渗透膜的行为，从而提高水处理和其他分离过程的效率和选择性。