摘要当前的科学技术在研究分子在反渗透膜中的扩散过程中大部分还是采用具体实验来完成，这对扩散系数的结果的测定有着很大的局限性。本文通过Material Studio软件来模拟反渗透膜模型的建立，并且改变模型内TMC与BAPBS的交联度获得不同的模型。然后对相同材料不同交联度的反渗透膜进行分子动力学的模拟，通过对水和盐离子在通过膜材料时的扩散系数以及浓度梯度的测定，具体分析不同交联度的膜对于水和盐离子的扩散过程的影响以及浓度梯度的差异，从而判断所得的膜的截留性能，并与实际的实验结果相比较，证实分子动力学模拟在实际实验过程中可行性。78104

毕业论文关键词  分子模拟 反渗透膜 扩散系数 浓度梯度

毕业设计说明书外文摘要

Title Diffusion Behavior of Water and Ions in Reverse Osmosis Membrane: a Molecular Dynamics Study

Abstract Most of the study about diffusion of the molecular in the reverse osmosis membrane are from the specific experiments now。 The results of this measurement of diffusion coefficient has significant limitations。 Materials Studio was used to build the model of the reverse osmosis membrane。 Different models were made by changing the degree of crosslinking of BAPBS and TMC。 Simulations of molecular dynamics were taken to test the diffusion coefficient and the concentration gradient of water and salt ions when crossing through the membrane materials。 The effects of the degree of crosslinking can be found by the analysis of the results。 At last, the results was compared with actual experimental data to prove the feasibility of simulations in molecular dynamics。 

Keywords  Molecular modeling  Reverse osmosis membrane  Diffusion coefficient Concentration gradient

目  录

1 引言 1

1。1 背景介绍 1

1。1。1 海水淡化技术 1

1。1。2反渗透膜 2

1。1。3膜的制备材料的选择 2

1。2 分子模拟技术 3

1。2。1 分子模拟技术的介绍 3

1。3 MS软件的介绍与具体应用 4

1。4 本文研究内容 5

2 实验步骤 7

2。1 分渗透膜扩散过程的模拟 7

2。1。1 高分子链模型的建立 7

2。1。2水膜模型的建立 8

2。1。3膜的分子动力学模拟过程 8

2。2交联度模型的建立 8

3 数据分析 9

3。1 模型成像 9

3。2 水分子相对浓度分析 9

3。3水分子扩散系数分析 10

3。4 盐离子扩散系数分析 14

3。5 盐离子相对浓度分析 18

结论 21

致谢 22

参考文献 23

1 引言

世界人口的急剧增长伴随的是地球上各种能源需求的短缺与不足，水资源作为人类日常生活中不可或缺的资源有着不可取代的地位，水资源的不足的问题也越来越被人们所重视。地球上的大部分面积都被海洋所覆盖，其所占面积大约达到了70%，海水由于其富含的盐而不能直接被人类所利用，而在剩下的面积上的水也只有小部分能被人类开发利用。人类可以利用的淡水资源只有浅层的地下水以及淡水湖资源，而这部分资源只占淡水资源的0。34%，占全球总水量的十万分之七，即全球真正有效利用的淡水资源每年约有9 000立方千米 [1-2]。因此地球上的淡水资源非常短缺。而由于近些年世界人口的快速增长，世界上每年的用水量也在不断的增加。就是这有限的淡水,分配也是非常不平衡的。每年65%的水资源集中在不到10个国家上，而80个发展中国家虽然占据着将近40%的世界总人口，但是却严重缺水。水资源最丰富的地方是拉丁美洲和北美，而在非洲和亚洲人均拥有的淡水资源就少得多，水资源短缺的问题已经对人类的可持续发展带来了越来越大的影响 [3]。人们开始把目光投向了不容易开发利用的海水，通过高科技技术来淡化海水来解决这一问题已经越来越被人重视。