苯酚、苯胺作为两种典型的工业化学品,其稀水溶液的排放会造成严重的生态破坏。因此,其分离回收不仅具有经济价值还具有环境效益。糠醛来源于生物质水解,是一种可以参与众多化学反应的平台型化合物。及时地将其从水解液中分离能够有效地提高产率。渗透汽化技术因其经济、环保且易于放大的特点,在分离回收高沸点有机物方面具有极大的应用潜力。PEBA-2533对苯酚、苯胺的渗透汽化分离性能优异,其溶胀性能以及传质特性的研究对膜材料的选择、膜结构的调整具有重要意义。本文采用Materials studio(MS)软件对PEBA-2533膜内组分分子的扩散特性以及在苯酚、苯胺、糠醛溶液中的溶胀性能进行研究。采用PEBA-2533膜渗透汽化分离稀水溶液中的糠醛,结合分子动力学模拟技术研究了原料液-膜界面亲和性以及组分分子在膜内的传输特性。结果表明糠醛与PEBA-2533膜之间的亲和性强于水。传输特性分析表明糠醛分子在膜内部的自扩散选择性随着原料液浓度的升高而增加,且孔道尺寸的大小对高沸点有机物的分离至关重要。此外,对膜内自由体积分数(FFV)、有效体积分数(FAV)以及孔道尺寸分布(FCV)等参数的分析揭示了渗透汽化过程中膜结构的变化。从孔道尺寸分布图上可以看出,随着原料液浓度的增加出峰位置始终不变,表明膜内溶胀产生的体积主要来源于聚合物链段之间。更有趣的是,水分子的通量相较于糠醛分子对膜厚的变化更加敏感。随着膜厚的增加,渗透糠醛浓度逐渐增加。因此,提出了膜扩散选择性衰减模型对此现象进行解释。为了研究PEBA-2533在苯酚、苯胺、糠醛溶液中溶胀度以及吸附浓度的差异,本文构建了三种溶液模型并对其进行了分子动力学模拟。通过分析发现,高沸点有机物与水分子之间的非键相互作用能越大,形成的氢键数量越多,PEBA-2533在其溶液中的溶胀度越大。因此本文指出PEBA-2533在有机物溶液中的溶胀度大小与有机物形成氢键的能力密切相关。为了进一步证实该结论,本文采用有机物分子与水分子的色散力部分参数、极性力部分参数和氢键粘合力部分参数的方差和来衡量两者之间的亲和性大小。结果显示,亲和性越大,膜在溶液中的溶胀度越大。此外,溶胀模型显示苯酚分子在膜内团聚最严重,苯胺次之,糠醛则均匀分散在膜内。说明越容易团聚的分子所引起膜的溶胀度越大。有趣的是膜内有机物浓度与溶胀度并不相关。原料液-膜界面亲和性分析表明,膜表面有机物浓度越大,对应的膜内有机物浓度越大。综上所述,分子动力学技术在分析渗透汽化过程中膜的性能方面具有巨大的应用潜力。