溶解擴(kuò)散理論
溶解擴(kuò)散理論是朗斯代爾(Lonsdale)和賴?yán)?/span>(Riley)等人提出的應(yīng)用比較廣泛的理論。該理論將反滲透膜的活性表面皮層看成是無缺陷的致密無孔膜,溶劑與溶質(zhì)都能溶解于均質(zhì)的非多孔膜表面皮層內(nèi),溶解量的大小服從亨利定律,在濃度 或壓力造成的化學(xué)位差推動下,從膜的一側(cè)向另一側(cè)擴(kuò)散,再在膜的另一側(cè)解吸。
溶質(zhì)和溶劑在膜中的溶解擴(kuò)散過程服從費(fèi)克(Fick)定律。該機(jī)理認(rèn)為溶質(zhì)和溶劑都能溶于均質(zhì)或非多孔型膜表面,以化學(xué)位差為推動力,通過分子擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)滲透過程。因此,物質(zhì)的滲透能力不僅取決于擴(kuò)散系數(shù),而且取決于其在膜中的溶解度。溶質(zhì)和溶劑溶解度的差異及在膜相中擴(kuò)散性的差異強(qiáng)烈地影響其透過膜的能力。溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)與水分子的擴(kuò)散系數(shù)相差越大,在壓力作用下,水與溶質(zhì)在膜中的移動速度相差就越大,因而兩者通過膜的分子數(shù)相差越多,滲透分離效果越明顯。
溶解擴(kuò)散理論的具體滲透過程為:溶質(zhì)和溶劑在膜的料液側(cè)表面吸附溶解;溶質(zhì)和溶劑之間沒有相互作用,它們在化學(xué)位差的作用下以分子擴(kuò)散的形式滲透過反滲透膜的活性層;溶質(zhì)和溶劑在膜的另一側(cè)表面解吸。
在以上滲透過程中,一般假設(shè)溶解和解吸過程進(jìn)行得較快,而滲透過程相對較慢,滲透速率取決于溶質(zhì)和溶劑在膜內(nèi)的擴(kuò)散過程。該理論最適用于均相、高選擇性的膜分離過程,如反滲透和滲透氣化過程。