優(yōu)先吸附一毛細孔流理論

當溶液中溶有不同物質時，其表面張力將發(fā)生不同的變化。例如當水中溶入醇、酸、醛、酯等有機物質時，可使其表面張力減??；但溶入某些無機鹽類時，反而會使其表面張力稍有增加。研究發(fā)現(xiàn)，溶質的分散是不均勻的，即溶質在溶液表面層中的濃度與溶液內部的濃度不同，這種溶質濃度的改變現(xiàn)象稱為溶液表面的吸附現(xiàn)象。使表面層濃度大于溶液內部濃度的作用稱為正吸附作用，反之稱為負吸附作用。這種由表面張力引起的溶質在兩相界面上正或負的吸附過程，可形成一個相當陡的濃度梯面，使得溶液中的某一成分優(yōu)先吸附在界面上。這種優(yōu)先吸附的狀態(tài)與界面性質（物化作用力）密切相關。

索里拉金等人提出了優(yōu)先吸附一毛細孔流理論，以氯化鈉水溶液為例，溶質是氯化鈉，溶劑是水，膜的表面選擇性地吸收水分子而排斥氯化鈉，鹽是負吸附，水是正吸附。水優(yōu)先吸附在膜的表面上。在壓力作用下，優(yōu)先吸附的水分子通過膜，從而形成了脫鹽的過程。這種理論同時給出了混合物分離和滲透性的一種臨界孔徑的概念。當膜表面毛細孔直徑為純水層厚的2倍時，對一個毛細孔而言，將能夠得到最大流量的純水，此時對應的毛細孔徑稱為臨界孔徑。從理論上講，制膜時應使孔徑為2倍純水厚度的毛細孔盡可能多地存在，以使膜的純水通量最大。當膜毛細孔的孔徑大于臨界孔徑時，溶液將從毛細孔的中心部位通過而導致溶質的泄漏。

在該理論中，膜被假定為有微孔，分離機理由膜的表面現(xiàn)象和液體通過孔的傳質所決定。膜層有優(yōu)先吸附水及排斥鹽的化學性質，使膜表面及膜孔內形成一層幾乎為純溶劑的溶劑層，該層優(yōu)先吸附的溶劑在壓力作用下，連結通過膜而形成產液，其坡度低于料液。在料液和膜表面層之間形成一層濃縮的邊界層。根據(jù)該理論，反滲透過程是由平衡效應和動態(tài)效應兩個因素控制的，平衡效應是指膜表面附近呈現(xiàn)的排斥力或吸引力；動態(tài)效應是指溶質和溶劑通過膜孔的流動性，既與平衡效應有關，又與溶質在膜孔中的位阻效應有關。

根據(jù)這一理論，索里拉金等于1960年8月研制出一種具有高脫鹽率和高通量的可用于海水脫鹽的多孔醋酸纖維素反滲透膜。從此，反滲透開始作為海水和苦咸水淡化的技術進入實用裝置的研制階段。