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
温特完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
神勇绝施完成签到,获得积分10
1秒前
lee发布了新的文献求助10
2秒前
Mario发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
3秒前
Hope发布了新的文献求助10
3秒前
234完成签到,获得积分10
5秒前
森林发布了新的文献求助10
5秒前
亚当遗传发布了新的文献求助10
5秒前
foj完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
dadadada发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
7秒前
赘婿应助aliu采纳,获得30
7秒前
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
9秒前
科研通AI6.2应助zzzz采纳,获得10
10秒前
NN应助Sereilla采纳,获得10
10秒前
12秒前
酥山发布了新的文献求助20
13秒前
Jasper应助zr采纳,获得10
13秒前
13秒前
LU发布了新的文献求助10
13秒前
标致靖仇发布了新的文献求助50
14秒前
无言发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
FashionBoy应助白白凝采纳,获得10
15秒前
15秒前
雪白千山发布了新的文献求助10
15秒前
酱紫完成签到 ,获得积分10
16秒前
小陈1122发布了新的文献求助10
17秒前
明理的代容完成签到,获得积分20
19秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 2000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
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 7552012
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9134899
关于积分的说明 19521058
捐赠科研通 7143933
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3260266
关于科研通互助平台的介绍 2427014
邀请新用户注册赠送积分活动 2249312