二硫化钼薄层纳米复合纳滤膜结构与分离机制的分子模拟

编号：CYYJ04907

篇名：二硫化钼薄层纳米复合纳滤膜结构与分离机制的分子模拟

作者：刘茂钰1,2；张凯松1,2

关键词： 分子模拟; 二硫化钼; 薄层纳米复合膜; 纳滤膜; 结构与分离机制;

机构： 1.中国海洋大学环境科学与工程学院2.中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室

摘要： 在聚酰胺基质中引入二硫化钼(MoS2)及其改性物质氧化MoS2和磺化MoS2后膜水通量的实测值提升了数倍，但MoS2及其改性物质如何突破传统纳滤膜渗透性与选择性之间的“trade-off”权衡，以及不同MoS2纳米片带来性能差异的机理不明晰。本研究借助分子动力学模拟，从原子尺度揭示了MoS2及其改性物质对膜微观结构与性能的调控机理。模拟结果表明，MoS2、氧化MoS2和磺化MoS2通过抑制哌嗪扩散系数有利于形成实验中更薄更疏松的膜结构，增强了亲水性，显著提升了水通量和降低了SO42-扩散系数。特别是S-MoS2使哌嗪扩散系数降低40%，孔径减小至3.78 ?，自由体积分数升至42.57%，水通量达92.3 L·m-2·h-1·MPa1，SO42-扩散系数降至5.9×10-11 m2·s-1，并显著降低膜与海藻酸钠和腐殖酸污染物之间的相互作用能。本研究为揭示MoS2薄层纳米复合纳滤膜性能提供分子层面的理论依据并为设计高性能纳滤膜提供指导。