【摘要】 平面膜表面的zeta电位由流电位计算，流电位最常用的测量方法是使用电动分析仪。

膜正在迅速成为广泛应用的主要分离方法，包括处理高度受损的水。对于半渗透聚合物纳滤(NF)、反渗透(RO)和正向渗透(FO)膜尤其如此。NF和RO是压力驱动膜工艺，最常用于微咸水和海水淡化。它们也被用于各种水回用场景中对生活废水中水的处理[1]，以及在食品和饮料行业中的应用。FO是一种渗透驱动的膜过程，其中传质的驱动力是浓提液和低盐度进料液之间的化学势差。

 

因此，FO膜可能暴露在膜两侧的高离子强度下，从而产生独特的质量传递和污染物排斥现象。FO被认为是下游压力驱动膜工艺的一种高级预处理方法，并已被研究用于处理复杂的进料流，包括厌氧消化液浓缩液和活性污泥、垃圾渗滤液、矿物回收行业的高盐废水以及石油和天然气行业的勘探和生产废水。操作条件影响了进料流污染物(溶质、胶体和颗粒)接近膜表面的传输机制，膜聚合物和污染物的物理化学特性决定了膜表面的界面吸引力和附着力。界面吸引力和附合力通常表示为膜聚合物与进料流污染物之间的静电力、酸碱力、范德华力和疏水力的总和。

 

表面电荷和疏水性在开发中具有特别重要的意义。半透膜在与水溶液接触时获得表面电荷。这种表面电荷影响了膜-溶液界面处溶解溶质的空间分布和浓度，导致双电层(EDL)的形成。表面电荷不能直接测量;相反，ζ电位(ζ)，或在EDL的固定和移动部分(滑动或剪切平面)之间的剪切平面上的电势可以确定。平面膜表面的zeta电位由流电位计算，流电位最常用的测量方法是使用电动分析仪。膜表面的酸度和电离程度，以及电解质溶液的pH值和离子强度都会影响流动电位。

 

图1. zeta电位计算公式[1]

 

德拜长度的计算也可以用来确定在高离子强度下，反离子的水化半径是否影响静电电荷屏蔽的程度。每种电解质溶液在增加离子强度时的介电常数由Levy等人最近的工作确定。另外，还可以选择体电解质电导率进行线性回归，因为它可以通过Helmholtz-Smoluchowski方程从测量和外推的流动电位中计算zeta电位（图1）。使用KCl电解质溶液时，TFC1、TFC2和CTA膜的zeta电位值如图2所示，平均pH值为5.6。对于低于0.05 M KCl的离子强度，用实测流势数据计算得到的Zeta电位值(填充符号);对于大于0.05 M KCl的离子强度，用外推流势数据计算得到的Zeta电位值(空符号)。在整个研究过程中，线性回归的最小决定值系数(r2)为0.999。

 

图2. 根据(a) TFC1、TFC2和(b) CTA膜的测量和外推流电位计算的zeta电位值作为电解质离子强度的函数[1]

 

[1] Coday B D , Luxbacher T , Childress A E ,et al.Indirect determination of zeta potential at high ionic strength: Specific application to semipermeable polymeric membranes[J].Journal of Membrane Science, 2015, 478:58-64.

 

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