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(wú)缺陷的致密無(wú)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(dòng)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(guò)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(dòng)力，通過(guò)分子擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)滲透過(guò)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(guò)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(dòng)速度相差就越大，因而兩者通過(guò)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(guò)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(méi)有相互作用，它們?cè)诨瘜W(xué)位差的作用下以分子擴(kuò)散的形式滲透過(guò)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(guò)程中，一般假設(shè)溶解和解吸過(guò)程進(jìn)行得較快，而滲透過(guò)程相對(duì)較慢，滲透速率取決于溶質(zhì)和溶劑在膜內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程。該理論最適用于均相、高選擇性的膜分離過(guò)程，如反滲透和滲透氣化過(guò)程。