智能膜开关尺寸与孔径的匹配性对膜响应性能的影响规律

智能膜的响应性能是其主要性能之一。本文借助计算流体力学(CFD)模拟,以孔壁排布有聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)智能微球的单直膜孔为模型,定量系统地考察了智能微球的响应倍数以及微球尺寸与膜孔径的匹配性对膜温度响应性能的影响规律,并通过实验验证了模拟结果的可靠性。CFD模拟结果表明,当智能开关与膜孔径的相对比值一定时,温度响应开关系数随着微球响应倍数的减小而逐渐增大。当相对比值小于0.4时,实测的温度响应开关系数与固载量100%的模拟结果相吻合;而当相对比值大于0.4时,其与固载量为67%的模拟结果相吻合。通常当相对比值在0.4~0.65之间时,智能膜可以同时获得良好的温度响应性能和稳定的渗透性能。该研究结果可望为设计和制备高性能智能膜提供理论指导和实验基础。