膜科学技术 - 图文(8)

Di?22?10?12??600?10ci?100?10?6Dj?4.0?10?12???氯仿-水体系?

?6?6???530?10cj?300?10ci????6cj?NBR是一种丙烯腈和丁二烯的共聚物。SBR是一种苯乙烯 - 丁二烯共聚物。式中扩散系数的单位为m2/s，Aii等的单位为m3/mol。

直接扩散系数和交叉扩散系数的正效应和负效应，取决于溶剂与膜的相互作用、溶质与膜的相互作用以及溶质与溶剂之间的相互作用。

在SBR憎水性膜中，水浓度的增加使其自缔合加剧，成为水团的趋势增大，因而扩散受影响而降低。NBR膜为极性的，其中?C?N基与水分子有氢键引力，使水浓度高时所形成的水团比在完全憎水性的SBR膜中要弱些，因此其直接系数的负效应??280?绝对要比SBR膜中的负效应??530?小些。

氯仿和苯在NBR膜中的直接扩散系数均为正值，因为NBR的?C?N基与它们有强的作用力，NBR对氯仿有强的亲和力，且氯仿不会自缔合。氯仿也能被非极性SBR的吸着。苯也能被NBR和SBR吸着。这两种有机溶质扩散时都是单个分子，自由体积贡献的增加使其扩散系数增大。结果，两者各自的直接系数均为正值，且较相近。

耦合系数一般低于直接系数。在NBR膜中，氯仿-水混合物比苯–水混合物的耦合系数要高些。由于苯能扩散通过全部聚合物，不仅是憎水区域，而且因水和氰基之间形成的氢键是苯的扩散受了一定影响，造成了Aij负值??40cm3/mol?。反之苯的存在对于水的扩散没有影响，因此Aij等于0。苯在SBR膜中由于有了水自由体积效应，使Aij为50cm3/mol。氯仿在NBR膜中自由体积效应很强，Aii为770cm3/mol。氯仿不论在NBR膜或SBR膜中都有强的耦合效应，使Aji为270~300cm3/mol。有水存在时，水团的影响使氯仿的扩散受到限制，故耦合系数Aij均为负值。

从而可见，溶质-膜、溶剂-膜以及溶质-溶剂间的相互作用造成了耦合效应的正效应或负效应，以及直接系数的正值或负值，六参数扩散模型能较清晰地反映这种内在因素。表达扩散系数模型还有多种，如

Di?D0i??i??? Dj?D0j??j???或

Di?D0iexp???j?i??j? （4-154）

j? （4-155）

j? （4-156）

j Dj?D0jexp???j?j??i? i （4-157） 其中溶质、溶剂与膜的相互作用，均不如六参数扩散模型描绘得完善。 4.3.5 扩散系数测定简介

4.3.5.1 气体扩散系数

4.3.5.2 液体及其混合物扩散系数的测定