Modeling Water Transport in Interlayered Thin-Film Nanocomposite Membranes: Gutter Effect vs Funnel Effect

渗透 纳米复合材料 漏斗 聚酰胺 薄膜复合膜 材料科学 水运 扩散 海水淡化 复合材料 化学工程 结垢 反渗透 环境工程 渗透 化学 水流 工程类 热力学 物理 生物化学
作者
Fei Wang,Zhe Yang,Chuyang Y. Tang
出处
期刊:ACS ES&T engineering [American Chemical Society]
卷期号:2 (11): 2023-2033 被引量:38
标识
DOI:10.1021/acsestengg.2c00133
摘要

Interlayered thin-film nanocomposite (TFNi) membranes have experimentally demonstrated a great potential for achieving major gains in water permeance over conventional thin-film composite membranes, making them promising candidates for many environmental applications. Nevertheless, existing literature often reports contradicting observations on the effectiveness of interlayers. In this study, we implement a three-dimensional solution-diffusion model to analyze a geometry-induced funnel effect and an interlayer-promoted gutter effect. Our simulation results suggest that even an ultrathin interlayer of a few nanometers in thickness could serve as a low-resistance gutter layer, which minimizes the transversal water transport in the less permeable polyamide layer and thereby mitigate the unfavorable funnel effect. The actual available water permeance is bounded by the ideal polyamide-limited upper bound and the substrate-limited lower bound, with the interlayer regulating the competition between the funnel effect and the gutter effect. Water permeance can be potentially improved by an order of magnitude with the interlayer, and this enhancement is more pronounced for thinner polyamide layers, less porous substrates, and more permeable interlayers. We further analyze the role of the interlayer on improving the flux distribution/uniformity over a membrane surface, which has major implications on membrane fouling propensity. Our study establishes a theoretical framework for understanding the fundamental transport mechanisms in TFNi membranes, which provides important guidance on the future development of high-performance desalination membranes.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
3秒前
任性诗珊发布了新的文献求助10
3秒前
壮观以松发布了新的文献求助10
3秒前
奋斗尔安完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
Rose发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
babe完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
allzzwell发布了新的文献求助10
8秒前
欢喜梦凡完成签到 ,获得积分10
8秒前
Zhaoyuemeng发布了新的文献求助10
8秒前
wwwanfg发布了新的文献求助10
9秒前
ziyaoxu发布了新的文献求助10
10秒前
angen完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
YJ888完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
15秒前
fossick2010发布了新的文献求助10
15秒前
在水一方应助allzzwell采纳,获得10
17秒前
18秒前
qaz123发布了新的文献求助10
18秒前
Ganlou应助mbf采纳,获得10
21秒前
潜龙完成签到,获得积分10
22秒前
yefeng发布了新的文献求助30
22秒前
江小霜发布了新的文献求助10
23秒前
27秒前
科研工头发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
Myronhaoyuan完成签到,获得积分10
31秒前
31秒前
星火完成签到,获得积分10
31秒前
灵巧翠桃发布了新的文献求助10
32秒前
感动代双完成签到,获得积分10
33秒前
33秒前
浅眠发布了新的文献求助10
34秒前
思源应助权雨灵采纳,获得10
34秒前
TANG完成签到,获得积分10
35秒前
37秒前
高分求助中
Licensing Deals in Pharmaceuticals 2019-2024 3000
Effect of reactor temperature on FCC yield 2000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 1020
Impiego dell’associazione acetazolamide/pentossifillina nel trattamento dell’ipoacusia improvvisa idiopatica in pazienti affetti da glaucoma cronico 900
錢鍾書楊絳親友書札 800
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 800
Mission to Mao: Us Intelligence and the Chinese Communists in World War II 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3298473
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2933477
关于积分的说明 8463553
捐赠科研通 2606464
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1423071
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 661574
邀请新用户注册赠送积分活动 644983