High-salinity brine desalination with amine-based temperature swing solvent extraction: A molecular dynamics study

溶剂 化学 分子动力学 溶解度 卤水 水溶液 化学工程 溶解度参数 海水淡化 热力学 有机化学 计算化学 生物化学 物理 工程类
作者
Gabriel D. Barbosa,Xiaoyang Liu,Jason E. Bara,Steven T. Weinman,C. Heath Turner
出处
期刊:Journal of Molecular Liquids [Elsevier]
卷期号:341: 117359-117359 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.molliq.2021.117359
摘要

Solvent extraction desalination (SED) is a promising technique for efficiently treating high salinity brines. However, only a few studies in the literature have investigated the influence of the molecular characteristics of the organic solvents on the emergent performance of the separation process. Thus, in this work we investigate the influence of the molecular structure of four different secondary amines on the desalination process of a concentrated aqueous solution of NaCl. Molecular dynamics simulations and free energy calculations are used to obtain the thermodynamic and structural properties of the pure solvent bulk phase, as well as a homogeneous solvent-water bulk mixture. Furthermore, solvent-water and solvent-brine interfacial systems are used to explicitly analyze the water partitioning behavior in the relevant temperature range for SED. The water solubilization in these secondary amines is found to be an exothermic process. Additionally, although the hydrogen-bonding interaction between the water and solvent molecules are beneficial, this interaction is not necessarily the dominant factor for ranking the water solubility performance of the different solvents. The excess volume of mixing of the bulk solvent-water mixture, as well as the electrostatic surface features of the solvents are also found to provide important clues for screening solvent behavior.

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