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
hanying完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
cdercder应助gengyuyang采纳,获得10
2秒前
格格完成签到,获得积分20
2秒前
4秒前
zw完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI6.4应助zrb采纳,获得10
5秒前
科研通AI2S应助WYYA采纳,获得10
5秒前
liangliang完成签到,获得积分10
5秒前
Gcheai_6完成签到,获得积分10
5秒前
CipherSage应助wasd148采纳,获得10
7秒前
kankj发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
lic完成签到,获得积分10
11秒前
yuying完成签到,获得积分10
13秒前
Owen应助kevin采纳,获得10
16秒前
17秒前
星辰大海应助开心的饼干采纳,获得10
17秒前
five43完成签到,获得积分10
18秒前
LIANG完成签到,获得积分10
22秒前
科研通AI6.3应助FalMe采纳,获得30
22秒前
yuying发布了新的文献求助10
22秒前
Savitr发布了新的文献求助10
23秒前
科研通AI6.2应助彩色尔珍采纳,获得10
27秒前
28秒前
在鹿特丹完成签到 ,获得积分10
29秒前
32秒前
华仔应助青梅煮酒采纳,获得10
33秒前
学术小白two完成签到,获得积分10
35秒前
NN应助cyt采纳,获得30
35秒前
36秒前
38秒前
Lucas应助欧耶耶耶采纳,获得10
39秒前
39秒前
xsh完成签到,获得积分10
39秒前
聪慧的迎夏完成签到,获得积分10
41秒前
After发布了新的文献求助10
42秒前
zxt完成签到 ,获得积分10
42秒前
swallow完成签到,获得积分10
42秒前
青梅煮酒发布了新的文献求助10
45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
Markov Chain Monte Carlo 5000
《上海道教》季刊 2200
Evidence Summary. Injection (subcutaneous):op- timal administration 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
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 530
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 7487560
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9079556
关于积分的说明 19364059
捐赠科研通 7101662
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3248622
关于科研通互助平台的介绍 2417958
邀请新用户注册赠送积分活动 2234008