石墨烯基材料因其原子級的厚度和優(yōu)異的綜合力學特性,可作為理想的新一代反滲透膜。本文設計了石墨烯基反滲透膜（包括氫化多孔石墨烯膜和柱狀石墨烯膜）,運用分子動力學方法研究壓力驅動下鹽水的反滲透特性。通過對滲流定律、水通量、效益權衡的理論分析和計算,本文研究結果能與已有技術進行比較,從而發(fā)現(xiàn)石墨烯基膜在反滲透領域的巨大優(yōu)越性。結果表明,兩種反滲透膜都具有極高的選擇性、滲透性和抗垢性,是理想的新型反滲透膜材料。本文研究結果為石墨烯材料反滲透特性研究提供了理論基礎,并為納米級反滲透膜的設計給予參考。首先,主要研究了體系溫度、驅動壓力和膜孔徑對反滲透膜的滲透性和選擇性的影響,得到了反滲透特性規(guī)律和合適的理論分析方法。隨著溫度和驅動力的提升,水分子滲透提高,但大孔徑RO膜的選擇性會降低。考慮到這種背反效應需要綜合分析,提出了效益權衡方法。根據對水通量或截留率選擇性側重,可以通過調節(jié)效益系數獲得的效益值去評估各系統(tǒng)參數的效用。當將選擇性和滲透性視為同等重要時,由于壓力的增大,水分子滲透速度提升,但離子截留率下降較快,導致效益值下降。小孔徑膜可以通過調節(jié)溫度場和壓力場來提高效益,大孔徑的則需要在各要素間... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 石墨烯基反滲透材料
        1.2.1 多孔石墨烯反滲透膜
        1.2.2 碳納米管反滲透膜
        1.2.3 柱狀石墨烯反滲透膜
    1.3 反滲透研究簡介
        1.3.1 反滲透技術
        1.3.2 反滲透面臨的的挑戰(zhàn)
        1.3.3 微尺度反滲透研究
    1.4 本文主要內容
第二章 分子動力學方法
    2.1 引言
    2.2 分子動力學原理
        2.2.1 分子動力學簡介
        2.2.2 分子模擬的步驟
    2.3 LAMMPS基本概念及其設定
        2.3.1 系綜
        2.3.2 邊界條件
        2.3.3 截斷半徑與近鄰列表
        2.3.4 時間步長
    2.4 模型與勢函數
        2.4.1 Lennard-Jones勢
        2.4.2 Coulomb勢
        2.4.3 Airebo勢
    2.5 本章小結
第三章 石墨烯基膜反滲透特性
    3.1 引言
    3.2 模型和模擬方法
    3.3 結果分析與討論
        3.3.1 溫度場和壓力場對反滲透特性的影響
        3.3.2 孔徑效應對反滲透特性的影響
        3.3.3 剪切作用對反滲透特性的影響
        3.3.4 反滲透特性的效益權衡
    3.4 總結
第四章 石墨烯基膜反滲透機理研究
    4.1 引言
    4.2 反滲透云圖機理分析
    4.3 微觀結構分析
        4.3.1 能障與氫鍵作用
        4.3.2 孔徑效應與水合作用
    4.4 總結
第五章 總結與展望
    5.1 研究總結
    5.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表的學術成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]氫化多孔石墨烯反滲透特性及機理分析[J]. 張忠強,于凡順,劉珍,張福建,程廣貴.  物理學報. 2020(09)
[2]石墨烯碳納米管復合結構滲透特性的分子動力學研究[J]. 張忠強,李沖,劉漢倫,葛道晗,程廣貴,丁建寧.  物理學報. 2018(05)



本文編號：3199182