Ultrafast permeation of water through protein-based membranes

渗透 过滤(数学) 材料科学 化学工程 多孔性 聚合物 水溶液 碳纳米管 氮化硅 化学 色谱法 纳米技术 复合材料 有机化学 光电子学 生物化学 统计 数学 工程类
作者
Xinsheng Peng,Jian Jin,Yoshimichi Nakamura,Takahisa Ohno,Izumi Ichinose
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Springer Nature]
卷期号:4 (6): 353-357 被引量:342
标识
DOI:10.1038/nnano.2009.90
摘要

Pressure-driven filtration by porous membranes is widely used in the production of drinking water from ground and surface water. Permeation theory predicts that filtration rate is proportional to the pressure difference across the filtration membrane and inversely proportional to the thickness of the membrane. However, these membranes need to be able to withstand high water fluxes and pressures, which means that the active separation layers in commercial filtration systems typically have a thickness of a few tens to several hundreds of nanometres. Filtration performance might be improved by the use of ultrathin porous silicon membranes or carbon nanotubes immobilized in silicon nitride or polymer films, but these structures are difficult to fabricate. Here, we report a new type of filtration membrane made of crosslinked proteins that are mechanically robust and contain channels with diameters of less than 2.2 nm. We find that a 60-nm-thick membrane can concentrate aqueous dyes from fluxes up to 9,000 l h(-1) m(-2) bar(-1), which is approximately 1,000 times higher than the fluxes that can be withstood by commercial filtration membranes with similar rejection properties. Based on these results and molecular dynamics simulations, we propose that protein-surrounded channels with effective lengths of less than 5.8 nm can separate dye molecules while allowing the ultrafast permeation of water at applied pressures of less than 1 bar.
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
1秒前
祈冬完成签到 ,获得积分10
1秒前
volition发布了新的文献求助10
1秒前
dancingidam完成签到,获得积分10
2秒前
狂野老黑完成签到,获得积分10
3秒前
情怀应助火星上手机采纳,获得10
3秒前
整齐醉冬发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
NoMi完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
着急的千山完成签到 ,获得积分10
4秒前
称心翠容完成签到,获得积分10
4秒前
落后井发布了新的文献求助100
5秒前
橘舰长完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
小二郎应助冰淇淋啦啦啦采纳,获得10
5秒前
dyy123发布了新的文献求助10
6秒前
思源应助灵巧墨镜采纳,获得10
6秒前
FashionBoy应助平常的小郭采纳,获得10
6秒前
林子完成签到,获得积分10
6秒前
科研通AI6应助回颜轻生采纳,获得10
7秒前
大橙子完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
歼击机88完成签到,获得积分10
7秒前
YY完成签到,获得积分10
7秒前
NexusExplorer应助vvan采纳,获得10
7秒前
7秒前
浮游应助wangli采纳,获得10
9秒前
霁雨花君发布了新的文献求助10
9秒前
meng发布了新的文献求助10
9秒前
砥砺完成签到,获得积分10
9秒前
浩浩发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
11秒前
11秒前
11秒前
Apricity发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
qiqiqi发布了新的文献求助10
13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
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 6000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
The Political Psychology of Citizens in Rising China 800
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5637185
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4742945
关于积分的说明 14998249
捐赠科研通 4795434
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2561969
邀请新用户注册赠送积分活动 1521481
关于科研通互助平台的介绍 1481513