《荷電膜參數的介電譜解析和實時監測方法的探索研究》是依託北京師範大學，由趙孔雙擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：荷電膜參數的介電譜解析和實時監測方法的探索研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：趙孔雙
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對荷電膜基礎研究中的關鍵問題，即膜結構和電參數以及傳遞分離機制進行深入研究。重點在：（1）利用介電譜解析獲得的數據以及膠體體系中的柱狀模型對荷電膜在工作狀態下的厚度、孔徑、以及膜表面和孔內的電參數進行計算，以弄清荷電膜的分離機制；（2）考慮介電排斥和位阻效應，修改原有的模型，並將測量和解析介電譜獲得的實際參數引入到新模型中以計算傳遞參數，從而更貼近實際狀態地表征傳遞分離機制；通過計算機模擬驗證模型介電解析的結果，以證實建立的解析法在利用這些傳遞參數表征膜的傳遞分離機理時的可信性；（3）在前兩個工作的基礎上，利用實驗和解析獲得的膜相和孔內部實際的介電常數以及孔徑等參數，對模擬的納濾膜污染過程中的各種電參數和傳遞參數進行監測，以獲取膜的離子透過性和滲透量的信息；（4）建立膜相、孔內溶液相介電常數和電導率與膜的動電參數和傳遞參數之間的定量關係，探索對膜分離過程進行實時介電監測技術的可行性。
結題摘要
在本項目執行的三年（2010.1-2012.12）期限中，除了為解決在實施過程中遇到的新問題，對計畫書中研究內容的比例有所調整之外，其它都是按照原計畫實施的。在本項目執行的過程中，在學術期刊上發表論文23篇，參加國際會議發表論文2篇，國內邀請報告3次，會議論文15篇，超出了計畫和預期的成果。主要進展如下： 1. 在荷電膜/溶液介電模型和電參數計算方法上，建立了描述分離膜的有效分離層中對離子極化的介電模型，通過修正理論公式，成功地計算了與膜孔結構和電性質相關的物理參數；利用解析高頻介電譜獲得的膜/液體系內各組成相的介電常數，完成了離子的溶劑化能的計算，從而揭示了離子在納濾膜中的透過時受到作用力等主要影響因素。 2. 利用荷電膜的傳遞模型，導出了在不同類型電解質中膜體積電荷密度與離子分布係數之間的關係式；建立了膜體積電荷密度和傳遞參數之間的關係，為判斷膜的離子選擇性和截留率提供了一個新的依據。 3. 通過模擬難溶鹽對納濾膜的污染過程並對其介電譜進行解析，建立了介電參數和膜內各層電參數以及結構參數的定量關係，證明了介電譜作為一種監測膜內部或表面污染層信息方法的可行性，為介電譜實時監測膜污染過程的可行性奠定了基礎。 4. 在聚電解質溶液的構象和相互作用的研究上，從相互作用角度探討了支鏈對分子構象和柔性的影響；計算得到了反映分子尺寸和分子柔性的參數，並為標度論和對離子凝聚理論研究聚電解質溶液提供了實驗實例。 5.通過對疏水/親水性離子液體參與構築的膠束和微乳液的介電譜研究，利用標度關係揭示了該類體系中的柔性、介觀有序性、微觀極化機制等軟物質特徵，闡述了微乳液中的滲濾、離子遷移、微觀結構和相互作用等物理化學性質。 6. 在對膠體粒子的介電性和流變性關係的研究結果中發現，兩者間的依存性取決於粒子濃度和晶型，該結果對有效選擇電流變液的分散相提供了一定的實驗依據。綜上，迄今為止已在學術期刊正式發表的研究論文基本上概括了原申請書以及進展報告中調整說明的研究內容，取得的進展有些是預期的。另外，還有一些是超出預期的。還有一些研究工作，包括實驗數據的處理、論文的寫作和投稿論文的修改正在進行中，這些研究結果將在今後的1-3年內體現出來。
