正滲透作為一種潛在的水純化與淡化新途徑正在引起人們的關(guān)注。選擇合適的正滲透分離膜一直是制約該技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸問題之一。受生物領(lǐng)域的啟發(fā)，利用生物通道的簡化理論模型-碳納米管構(gòu)筑正滲透膜用于海水淡化領(lǐng)域，來解決正滲透過程內(nèi)濃差極化以及水通量過低等問題。本文利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法，以碳納米管仿生構(gòu)筑正滲透膜，考察了水分子以及鹽離子在不同尺寸碳納米管中的密度分布、擴(kuò)散系數(shù)、水通量、鹽截留等。 首先，通過分子動(dòng)力學(xué)方法，以扶手椅式、電中性的碳納米管(R,R)構(gòu)筑正滲透膜，R=6^-11，膜兩側(cè)分別為不同濃度的氯化鈉溶液。模擬結(jié)果表明，水在碳納米管中的流動(dòng)速度是非�？斓�。對于CNT(6,6)、CNT(7,7)、CNT(8,8)、CNT(9,9)型碳納米管，均可以獲得100%的鹽截留，而對于CNT(8,8)型碳納米管不但可以獲得較高的鹽截留，同樣可以得到較高的水通量。當(dāng)碳管的管徑達(dá)到CNT(10,10)、CNT(11,11)型時(shí)，鈉離子就會從原料液進(jìn)入汲取液從而降低了鹽截留率。 受傳統(tǒng)膜科學(xué)中分離膜的荷電化可提升膜海水分離效能的啟發(fā)，在前期工作基礎(chǔ)上嘗試以荷...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 海水淡化簡介
        1.1.1 國內(nèi)外水資源現(xiàn)狀
        1.1.2 海水淡化技術(shù)
    1.2 正滲透過程簡介
        1.2.1 正滲透技術(shù)
        1.2.2 正向滲透技術(shù)的研究進(jìn)展
        1.2.3 正滲透技術(shù)的應(yīng)用前景
    1.3 碳納米管簡介
        1.3.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)
        1.3.2 碳納米管的性能
        1.3.3 碳納米管的制備
        1.3.4 碳納米管的應(yīng)用前景
    1.4 本文的研究意義
2 動(dòng)力學(xué)模擬的理論基礎(chǔ)
    2.1 分子模擬方法概述
        2.1.1 分子動(dòng)力學(xué)方法
    2.2 分子動(dòng)力學(xué)方法基本原理
        2.2.1 體系模型的構(gòu)建
        2.2.2 力場參數(shù)的選擇
        2.2.3 體系初始化
        2.2.4 周期性邊界
        2.2.5 體系力的計(jì)算
        2.2.6 運(yùn)動(dòng)方程
    2.3 模擬結(jié)果的分析處理
    2.4 水分子在碳納米管內(nèi)的擴(kuò)散
    2.5 分子模擬的優(yōu)勢
    2.6 分子模擬軟件 AMBER 的介紹
    2.7 本章小節(jié)
3 以碳納米管為鹽水通道的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究
    3.1 模擬體系和研究方法
        3.1.1 模擬體系
        3.1.2 研究方法
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 水的滲透性
        3.2.2 鹽截留
    3.3 本章小結(jié)
4 以荷電化碳納米管為鹽水通道的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究
    4.1 模擬體系和模擬方法
        4.1.1 體系模型的構(gòu)建
        4.1.2 模擬過程
        4.1.3 勢能函數(shù)的選取
    4.2 結(jié)果與討論
        4.2.1 水在不同荷電量修飾碳納米管中的徑向密度分布
        4.2.2 水在不同荷電量碳納米管中的軸向密度分布
    4.3 海水通過電荷修飾碳納米管的擴(kuò)散行為的研究
        4.3.1 水分子在不同荷電量碳納米管中的軸向擴(kuò)散系數(shù)
        4.3.2 管徑對水分子通過碳納米管的擴(kuò)散系數(shù)的影響
    4.4 不同荷負(fù)電量碳納米管的鹽截留率和通水性能(水通量)
        4.4.1 鹽截留率
        4.4.2 水通量
    4.5 本章小結(jié)
5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡歷
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本文編號：3793397