天津津騰采用錯流過濾裝置測試微孔濾膜膜的純水流量和截留性能,裝置示意如圖1所示。詳細步驟如下:首先將微孔濾膜膜片封裝于膜組件中;隨后在跨膜壓力為5bar的條件下預壓過夜,直到出水流量穩(wěn)定;預壓結束后,調(diào)節(jié)壓力并記錄微孔濾膜膜的滲透液體積。

圖1微孔濾膜裝置

純水流量測試完畢后,將進料液替換為硫酸鈉(Na2SO4)、氯化鎂(MgCl2)和氯化鈣(CaCl2)溶液,使用電導率儀測量并計算微孔濾膜膜的截鹽率。

選取腐殖酸和氯化鈣作為微孔濾膜動態(tài)試驗的有機模型污染物和背景離子,腐植酸濃度為10mg/L、氯化鈣濃度為10mM。分子動力學模擬在TFC膜體系中,構建隨機分布的PIP和TMC單體,當胺基和酰氯官能團的間距小于3.25Å時,手動將對應的PIP和TMC單體進行連接,獲得TFC片段。

在TFC-PNIPAM膜體系,基于NI-PAM單體聚合構建PNIPAM鏈。將1個TFC片段或1個PNIPAM鏈隨機分布在含有1個鈣離子和500個水分子的周期性盒子中,盒子的大小為30Å×30Å×30Å,通過鈉離子和氯離子平衡體系電荷。

分別使用SPC水模型和Dreiding力場描述水分子和有機物的力場,非鍵相互作用的截斷半徑為12Å,使用PPPM法計算長程靜電相互作用。模擬過程使用軟件,時間步長為1fs,首先通過能量最小化避免原子間的不合理接觸,接著依次在正則系綜和等溫等壓系綜下弛豫1ns,確保模擬體系的勢能、動能和總能量達到平衡狀態(tài),最后在正則系綜下運行5ns來輸出數(shù)據(jù),鈣離子在TFC片段或PNIPAM鏈的分布情況通過徑向分布函數(shù)計算。