Superhydrophobic Carbon Nanotube Network Membranes for Membrane Distillation: High-Throughput Performance and Transport Mechanism

膜蒸馏 机制(生物学) 碳纳米管 吞吐量 材料科学 海水淡化 化学工程 纳米技术 化学 计算机科学 物理 电信 生物化学 量子力学 工程类 无线
作者
Chunyi Sun,Qiang Lyu,Yiran Si,Tiezheng Tong,Li‐Chiang Lin,Fenglin Yang,Chuyang Y. Tang,Yingchao Dong
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:56 (9): 5775-5785 被引量:33
标识
DOI:10.1021/acs.est.1c08842
摘要

Despite increasing sustainable water purification, current desalination membranes still suffer from insufficient permeability and treatment efficiency, greatly hindering extensive practical applications. In this work, we provide a new membrane design protocol and molecule-level mechanistic understanding of vapor transport for the treatment of hypersaline waters via a membrane distillation process by rationally fabricating more robust metal-based carbon nanotube (CNT) network membranes, featuring a superhydrophobic superporous surface (80.0 ± 2.3% surface porosity). With highly permeable ductile metal hollow fibers as substrates, the construction of a superhydrophobic (water contact angle ∼170°) CNT network layer endows the membranes with not only almost perfect salt rejection (over 99.9%) but a promising water flux (43.6 L·m–2·h–1), which outperforms most existing inorganic distillation membranes. Both experimental and molecular dynamics simulation results indicate that such an enhanced water flux can be ascribed to an ultra-low liquid–solid contact interface (∼3.23%), allowing water vapor to rapidly transport across the membrane structure via a combined mechanism of Knudsen diffusion (more dominant) and viscous flow while efficiently repelling high-salinity feed via forming a Cassie–Baxter state. A more hydrophobic surface is more in favor of not only water desorption from the CNT outer surface but superfast and frictionless water vapor transport. By constructing a new superhydrophobic triple-phase interface, the conceptional design strategy proposed in this work can be expected to be extended to other membrane material systems as well as more water treatment applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
wanci应助Ninico采纳,获得10
刚刚
ding应助专注的语堂采纳,获得10
刚刚
哈47发布了新的文献求助10
刚刚
Ava应助乔木自燃采纳,获得10
1秒前
郭腾发布了新的文献求助10
2秒前
王其超发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
伊绵好完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
roastrise发布了新的文献求助10
3秒前
苍术完成签到,获得积分10
3秒前
喜欢九便士的月亮完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
meng发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
心有锦缎完成签到,获得积分10
6秒前
研友_8K2QJZ发布了新的文献求助10
6秒前
赶紧毕业完成签到,获得积分10
6秒前
长雁完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
10秒前
oui发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
大亚基发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
一二三完成签到 ,获得积分20
14秒前
小鱼马发布了新的文献求助10
14秒前
sun发布了新的文献求助10
14秒前
tfy完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
16秒前
小二郎应助笑点低的映梦采纳,获得10
16秒前
辐睿完成签到,获得积分10
16秒前
炸梨酥发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 2000
Standard: In-Space Storable Fluid Transfer for Prepared Spacecraft (AIAA S-157-2024) 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5949082
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7120594
关于积分的说明 15914729
捐赠科研通 5082178
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2732416
邀请新用户注册赠送积分活动 1692882
关于科研通互助平台的介绍 1615563