普遍被接受的反渗透水脱盐净化理论被证明是不正确的

反渗透过程已被证明是去除海水中的盐分和增加获得清洁水的最先进方法。其他应用包括废水处理和能源生产。现在，一个研究小组在一项新的研究中揭示，对反渗透如何工作的标准解释--一个已经被接受了50多年的解释--是根本错误的。

一项新的研究发现，被广泛接受的关于反渗透如何工作的理论，称为溶液-扩散模型，从根本上说是不正确的。该研究小组进行了实验和计算机模拟，证明反渗透是由膜内的压力变化驱动的，而不是浓度梯度。这一发现挑战了已经传授了50多年的传统认识，并可能导致反渗透在海水淡化、废水处理和能源生产等应用中的更有效使用。

在这个过程中，研究人员提供了一个替代的理论。除了纠正记录外，这些见解可能导致反渗透的更有效使用。由Menachem Elimelech教授的实验室领导的这项研究结果发表在《科学进展》上。

反渗透--一项在20世纪60年代首次投入使用的技术--通过让水通过半透膜来去除水中的盐分和杂质，半透膜允许水通过，而阻挡污染物。为了解释它的确切工作原理，研究人员使用了溶液扩散理论。该理论假设水分子通过浓度梯度的方式溶解和扩散过膜--也就是说，分子从高浓度区域移动到分子数量较少的地方。尽管这一理论已经被广泛接受了50多年，甚至在教科书中也有教授，但Elimelech说他长期以来对这一理论有疑问。

斯特林化学和环境工程教授Elimelech说："一些假设没有任何意义。例如，他说，该理论部分是基于跨膜的压力是恒定的想法。每当你有水流过任何多孔材料时，总是会产生压力下降。"

为了更好地了解所涉及的物理学，研究小组--包括来自威斯康星大学麦迪逊分校和德克萨斯理工大学的科学家--做了一个实验和计算机模拟的组合。具体来说，他们使用了分子运动的模拟，这表明水的运输是由膜内压力的变化驱动的。他们进一步表明，水分子以集群的形式穿过膜上的孔隙网络。这与基于溶液-扩散模型的传统理论形成了对比，后者假设水分子在膜中相互分离。

作为对计算机模拟的补充，科学家们进行了实验，使他们能够观察水通过膜的情况。结果显示，水渗透膜的方式取决于膜孔的大小、水分子的大小和水的粘度。这也与溶液-扩散模型不一致。

总的来说，模拟和实验表明，反渗透不是由分子浓度驱动，而是由膜内的压力变化驱动。

Elimelech说，由于以前与反渗透有关的测量是基于对它在分子水平上的错误理解，许多推动该领域发展的尝试都陷入了死胡同。他说，有一个更准确的理论来解释反渗透，可以为开发更有效的材料和技术来改善这一过程开辟道路。