硬球混合物通过圆柱形孔隙的尺寸筛分分离

硬球与圆柱孔隙的碰撞动力学被精确求解,这是规则多孔膜的最小模型。采用非平衡事件驱动分子动力学模拟表明,尺寸为 $\sigma$ 的硬球通过尺寸为 $d$ 的圆柱孔隙的渗透率 $P$ 遵循由于尺寸排阻引起的受阻扩散机制,即 $P \propto (1-\sigma/d)^2$。在此规律下,大、小粒子二元混合物的分离表现出 $\alpha^{-1/2}$ 与 $P^{-1/2}$ 之间的线性关系,其中 $\alpha$ 和 $P$ 分别为较小粒子的选择性和渗透率。通过多分散孔隙的平均渗透率为各单个孔隙渗透率之和,以单孔面积占总孔面积的比例为权重。