基于离子浓差极化效应的微纳复合通道除盐效应及其特性研究

论文摘要

在微流控技术领域,壁面带电的纳米通道可以起到与离子选择性膜类似的作用,因此对微纳复合管道的相关研究也取得了重大进展。本文利用两组纳米通道阵列连接三个平行微米通道建立对称模型,通过数值模拟解释了通道内的除盐机理。例如,当纳米通道阵列两侧的电势差(Vcn)等于10倍的热电压（VT）时,系统的除盐率已经可以达到90%左右,Vcn等于20VT时即可以超过99%,且随着Vcn越大,系统除盐率增长得越缓慢;流体运动方面,分析了压力流的成因,当Vcn等于零时,通道内流体的运动主要以第一类电渗流（EOF1）为主,当Vcn逐渐增大时,通道内压力流占主导地位,对上游流体运动形成正向补偿,对下游流体进行反向补偿;当Vcn足够大时,在微纳米通道结合处会产生非线性涡流,即为EOF1显著增强以后表现出来的泵效应;流体速度方面,研究了通道内流体的平均速度随着通道出入口处的电势差(VLR)和Vcn二者一起变化的趋势、纳米通道阵列附近的第二类电渗滑移速度(US2)和Vcn之间的变化关系。当Vcn相对VLR较小时,水流的平均速度随着Vcn增长较为缓慢,此时通道内EOF1占主导地位,而当Vcn值进一步增大时,此时第二类电渗流（EOF2）起主要作用,系统的平均速度随Vcn完全线性变化,且发现VLR越大时,系统进入完全由第二类电渗流主导的线性阶段所需要的Vcn值也越大。此外,分别研究了在长直嵌膜通道和微纳米复合通道的出入口施加对称电压后通道内第二类电渗滑移速度与Vcn之间的关系;接着在嵌膜微通道内加入方形障碍物阵列并改变阵列左右位置坐标,对比系统前后各个特征的差别,发现加入障碍物阵列以后通道内流体平均速度均降低,除盐率更高,第二类电渗流受到明显抑制,还发现个别位置可以扩大除盐区域。为提高通道内除盐率提供了新方法。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴荣荣

导师: 李子瑞

关键词: 纳米通道,电渗流,海水淡化,非线性涡流,离子浓差极化

来源: 温州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,材料科学

单位: 温州大学

分类号: P747;TB383.1

总页数: 56

文件大小: 3327K

下载量: 40

相关论文文献

• [1].浓差极化对正渗透膜通量影响研究[J]. 山东化工 2017(12)
• [2].正渗透原理及浓差极化现象[J]. 化学进展 2010(05)
• [3].圆盘式膜组件中浓差极化现象研究[J]. 南京工业大学学报(自然科学版) 2016(06)
• [4].垫片法对正渗透过程中浓差极化的改善研究[J]. 膜科学与技术 2015(01)
• [5].纳滤膜盐水溶液软化过程中膜面动态结垢机理研究进展[J]. 应用化学 2017(04)
• [6].浓差极化介电模型对有机-无机杂化阴离子交换膜/电解质溶液体系的适用[J]. 膜科学与技术 2014(03)
• [7].离子浓差极化效应及其在微纳流控分子富集系统中的应用进展[J]. 中国科学:技术科学 2018(11)
• [8].超滤浓差极化阻力与复合滤饼阻力增长模型的研究[J]. 中国给水排水 2010(03)
• [9].超滤分离过程及浓差极化现象的理论分析[J]. 化学世界 2009(02)
• [10].膜分离技术应用于给水处理中的膜污染研究[J]. 环境工程学报 2008(09)
• [11].解决反渗透系统中浓差极化的工程实例[J]. 江西化工 2019(04)
• [12].涪江水超滤过程中膜阻力特性研究[J]. 三峡环境与生态 2012(03)
• [13].正渗透水处理关键技术研究进展[J]. 广州化工 2018(01)
• [14].更正[J]. 膜科学与技术 2009(02)
• [15].伏安曲线与交流阻抗联合解析燃料电池阻力[J]. 电源技术 2010(12)
• [16].计算流体力学技术在膜分离过程中的应用与进展[J]. 城市环境与城市生态 2013(06)
• [17].超滤膜污染的预防与控制现状[J]. 中国资源综合利用 2014(01)
• [18].正渗透技术在水处理和能源开发中的研究进展[J]. 膜科学与技术 2014(04)
• [19].正渗透技术研究进展综述[J]. 净水技术 2015(05)
• [20].正渗透技术在海水淡化中的应用[J]. 现代化工 2013(07)
• [21].基于离子浓差极化的立体式海水淡化微流控器件研究[J]. 分析化学 2016(12)
• [22].膜表面凝胶层形成机理[J]. 哈尔滨工业大学学报 2009(10)
• [23].压力延滞渗透膜的研究进展[J]. 化工学报 2016(06)
• [24].基于电化学热耦合模型的锂离子动力电池极化特性[J]. 中国有色金属学报 2018(01)
• [25].钯膜分离氢过程中浓差极化的数学建模[J]. 天然气化工(C1化学与化工) 2009(01)
• [26].试探对6-DZM-20电动车电池的升级设计[J]. 中国自行车 2010(02)
• [27].高性能膜分离材料、膜过程强化关键技术及装备的研制与应用[J]. 科技促进发展 2015(03)
• [28].压力驱动膜过程中浓差极化的介电模型[J]. 化学学报 2009(04)
• [29].膜对物质吸附和释放的介电谱研究——弛豫机制和扩散动力学[J]. 中国科学(B辑:化学) 2008(05)
• [30].温度对正渗透工艺性能的影响[J]. 环境工程学报 2014(10)

标签：纳米通道论文;  电渗流论文;  海水淡化论文;  非线性涡流论文;  离子浓差极化论文;