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:28
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
刚刚
爆米花应助HP采纳,获得30
刚刚
Eason_C完成签到 ,获得积分10
1秒前
LDD发布了新的文献求助10
1秒前
严严完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
又又完成签到 ,获得积分10
1秒前
小马甲应助善良的涵山采纳,获得30
1秒前
雪晨完成签到,获得积分20
2秒前
开源未来完成签到,获得积分20
4秒前
蔡俊辉完成签到,获得积分10
5秒前
进击的小羊完成签到,获得积分10
5秒前
biofresh发布了新的文献求助10
5秒前
meng发布了新的文献求助10
6秒前
科研通AI6.3应助鲤鱼平蓝采纳,获得10
6秒前
ZZ完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
华仔应助优秀的凝雁采纳,获得10
8秒前
laber应助SAIL采纳,获得50
8秒前
可爱多完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
赘婿应助好运的哈哈鸭采纳,获得10
10秒前
深情安青应助huzhennn采纳,获得10
12秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
leeap完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
12秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
Owen应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得30
12秒前
领导范儿应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
Lucas应助周子淦采纳,获得10
12秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
没耐心坏小猫完成签到,获得积分10
13秒前
无忧应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
FashionBoy应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
damapd应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
高分求助中
Psychopathic Traits and Quality of Prison Life 1000
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 660
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6451729
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8263452
关于积分的说明 17608388
捐赠科研通 5516377
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2903719
邀请新用户注册赠送积分活动 1880647
关于科研通互助平台的介绍 1722664