Robust outer-selective thin-film composite polyethersulfone hollow fiber membranes with low reverse salt flux for renewable salinity-gradient energy generation

材料科学 可再生能源 盐(化学) 盐度 焊剂(冶金) 薄膜复合膜 化学工程 复合数 反向电渗析 渗透力 复合材料 纤维 正渗透 化学 反渗透 地质学 电气工程 有机化学 海洋学 工程类 冶金 生物化学 电渗析
作者
Zhen Lei Cheng,Xue Li,Ying Da Liu,Tai‐Shung Chung
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:506: 119-129 被引量:48
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2015.12.060
摘要

This study reports outer-selective thin-film composite (TFC) hollow fiber membranes with extremely low reverse salt fluxes and robustness for harvesting salinity-gradient energy from pressure retarded osmosis (PRO) processes. Almost defect-free polyamide layers with impressive low salt permeabilities were synthesized on top of robust polyethersulfone porous supports. The newly developed TFC-II membrane shows a maximum power density of 7.81 W m−2 using 1 M NaCl and DI water as feeds at 20 bar. Reproducible data obtained in the 2nd and 3rd runs confirm its stability under high hydraulic pressure differences. Comparing to other PRO membranes reported in the literature, the newly developed membrane exhibits not only the smallest slope between water flux decline and ΔP increase but also the lowest ratio of reverse salt flux to water flux. Thus, the effective osmotic driving force could be well maintained even under high pressure operations. For the first time, the effect of feed pressure buildup induced by feed flowrate was evaluated towards PRO performance. A slight increment in feed pressure buildup was found to be beneficial to water flux and power density up to 10.06 W m−2 without comprising the reverse salt flux. We believe this study may open up new perspectives on outer-selective PRO hollow fiber membranes and provide useful insights to understand and design next-generation outer-selective TFC hollow fiber membranes for osmotic power generation.
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