Highly permselective tadpole-type ionic anion exchange membranes for electrodialysis desalination

电渗析 离子交换膜 蝌蚪(物理学) 海水淡化 离子键合 化学 离子交换 离子 化学工程 色谱法 物理 有机化学 生物化学 工程类 粒子物理学
作者
Biaowen Wei,Jun Feng,Caidi Chen,Shixi Zhong,Shijun Liao,Yigang Yu,Xiuhua Li
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:600: 117861-117861 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2020.117861
摘要

Abstract A series of tadpole-type ionic ionomers PPO-DMODAs with long alkyl side chains designed for electrodialysis (ED) desalination were synthesized successfully from dimethyloctadecylamine (DMODA) and brominated poly (2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (BPPO). The series of AEMs display stably low water uptakes ranging from 6.2% to 15.1% and high dimensional stabilities with swelling rations of 1.9%–4.8% at temperatures of 25 °C–60 °C. The nano-phase separated tadpole-type ionic structures ensure that the PPO-DMODAs membranes show excellent permselectivities with values above 94.6% and outstanding ED performances in the mostly reported desalination system of NaCl aqueous solutions. Especially, PPO-DMODA-3 surpasses commercial membrane TWEDA1 in ED competitions and ED-stability matches with current efficiency (η) of 88.7%, salt flux (J) of 80.61 mg m−2 s−1, energy consumption (EC) of per kg of NaCl of 2.56 kWh kg−1 and η retentions of the repeated runs higher than 97% of that of the origin run. Moreover, PPO-DMODA-3 membrane obtained from the ethanol solution exhibits stable aggregate structure and ED performances comparable to those of the PPO-DMODA-3 membranes cast with NMP and TCE solutions. Good solubility of PPO-DMODAs in ethanol offers an environmentally friendly green method to fabricate ED AEMs. In consideration of the advantages of low cost, simple synthesis process and green membrane casting technology, PPO-DMODA-3 membrane has a strong potential for ED-desalination application.

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