反离子调控表面活性剂诱导的膜蒸馏润湿机制研究及其在水资源可持续管理中的应用

本文揭示了反离子（counterions）特性对膜蒸馏（MD）过程中表面活性剂（如CTAB/SDBS）诱导润湿的关键调控机制。研究发现，反离子通过静电屏蔽效应（electrostatic shielding）促进表面活性剂在疏水膜上的吸附，其中多价反离子（如SO42?）使通量提升至85.6?L/(m2·h)，而高价阳离子（如Al3+）因水解絮凝作用减弱润湿效应。研究为工业废水零排放（ZLD）系统优化提供了理论依据。

　　

Highlight

反离子通过静电屏蔽（electrostatic shielding）调控表面活性剂单体间的排斥力，显著加速膜润湿——Cl^?或K⁺浓度增加使润湿时间缩短54.4%–72.8%，而多价反离子SO₄^2?更将通量推至85.6?L/(m²·h)，比Cl^?体系高164%。

Conclusion

1. 1.

   反离子浓度是MD性能的"隐形开关"：盐度升高直接加速润湿，例如Cl^?/K⁺使90%脱盐率维持时间缩短超50%。

2. 2.

   反离子类型上演"价态博弈"：多价阴离子SO₄^2?强力促进吸附，而Al³⁺因水解生成絮体"自我刹车"。

3. 3.

   温度与浓度的"双重奏"：70℃高温或0.135?mmol/L CTAB可缩短润湿时间37.5%–80%，归因于胶束（micelle）形成动力学与传质效率的改变。

（注：翻译采用比喻性表述如"隐形开关"、"价态博弈"，保留SO₄^2?等专业符号格式，省略文献标识[ ]）