Enhancing Ion Selectivity of Nanofiltration Membranes via Heterogeneous Charge Distribution

纳滤 选择性 离子 渗透 化学 表面电荷 化学工程 电荷密度 膜技术 材料科学 化学物理 渗透 有机化学 生物化学 量子力学 物理 工程类 物理化学 催化作用
作者
Ruiqi Zheng,Shuyi Xu,Shifa Zhong,Xin Tong,Xin Yu,Yangying Zhao,Yongsheng Chen
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:58 (51): 22818-22828 被引量:36
标识
DOI:10.1021/acs.est.4c08841
摘要

Nanofiltration technology holds significant potential for precisely separating monovalent and multivalent ions, such as lithium (Li) and magnesium (Mg) ions, during lithium extraction from salt lakes. This study bridges a crucial gap in understanding the impact of the membrane spatial charge distribution on ion-selective separation. We developed two types of mixed-charge membranes with similar pore sizes but distinct longitudinal and horizontal distributions of oppositely charged domains. The charge-mosaic membrane, synthesized and utilized for ion fractionation for the first time, achieved an exceptional water permeance of 15.4 LMH/bar and a Li/Mg selectivity of 108, outperforming the majority of published reports. Through comprehensive characterization, mathematical modeling, and machine learning methods, we provide evidence that the spatial charge distribution dominantly determines ion selectivity. The charge-mosaic structure excels by substantially promoting ion selectivity through locally enhanced Donnan effects while remaining unaffected by variations in feedwater concentration. Our findings not only demonstrate the applicability of charge-mosaic membranes to precise nanofiltration but also have profound implications for technologies demanding advanced ion selectivity, including those in the sustainable water treatment and energy storage industries.
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
活力汉堡发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
long033发布了新的文献求助20
1秒前
aaaa应助AireenBeryl531采纳,获得30
2秒前
眼睛大的芹菜完成签到 ,获得积分10
2秒前
Orange应助蕉太狼爱吃香蕉采纳,获得10
2秒前
3秒前
毛儿豆儿发布了新的文献求助10
4秒前
ming发布了新的文献求助30
4秒前
5秒前
明亮的电源完成签到 ,获得积分10
5秒前
朴素的雁菱完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
桑梓发布了新的文献求助30
7秒前
小1发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
传奇3应助失眠大有采纳,获得10
8秒前
大个应助科研小狗采纳,获得10
9秒前
YYY完成签到,获得积分10
10秒前
叶湘伦发布了新的文献求助10
10秒前
研友_VZG7GZ应助bonnie12采纳,获得10
10秒前
10秒前
junyanwang发布了新的文献求助10
10秒前
Jrssion发布了新的文献求助10
11秒前
文静的含蕾应助呆哥采纳,获得10
12秒前
踏实的天亦完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
田様应助虚心的南蕾采纳,获得10
12秒前
玩命的雁丝完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
13秒前
faye完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
嗡嗡嗡完成签到,获得积分10
15秒前
嘉心糖应助wen采纳,获得50
15秒前
15秒前
li完成签到 ,获得积分10
15秒前
psh发布了新的文献求助30
16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
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
On nonlinear stability of contact discontinuities. In: Hyperbolic problems: theory, numerics, applications (Stony Brook, NY, 1994) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7678645
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9243877
关于积分的说明 19926205
捐赠科研通 7249574
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3287192
关于科研通互助平台的介绍 2444962
邀请新用户注册赠送积分活动 2290369