Flocculating-filtration-processed mesoporous structure in laminar ion-selective membrane for osmosis energy conversion and desalination

电渗析 海水淡化 化学工程 化学 介孔材料 正渗透 渗透力 离子键合 无机化学 材料科学 离子 反渗透 有机化学 生物化学 工程类 催化作用
作者
Tian‐Yu Sun,Liping Yang,Jiebin Tang,Ningbo Li,Jialin Chen,Anqi Shen,Yang Shao,Yafang Zhang,Hong Liu,Guobin Xue
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:437: 135484-135484 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.135484
摘要

Ion-selective membrane based technologies, such as electrodialysis and reverse electrodialysis technology, show great potential in addressing challenge of the water-energy nexus. However, the ion-selective membrane usually suffers from the trade-off between ionic selectivity and ion transport capacity. Here, we prove that mesoporous structure in lamellar ion-selective membrane can increase the transmembrane ionic transport with no loss of ionic selectivity. The mesoporous structure is constructed via adjusting the pH of graphene oxide/ionic polymer solution and self-assembly of flocculating solution. Negatively or positively charged graphene oxide based membrane with a thickness of 4 μm was used in a three-compartment electrochemical cell for osmosis energy conversion and desalination. An output power density of 5.87 W m−2 is achieved by mixing artificial seawater (0.5 M NaCl) and river water (0.01 M NaCl). The conductivity of seawater can quickly decrease from 12.3 mS cm−1 to 36 μS cm−1 in typical electrodialysis process, showing the excellent desalination ability. This work proves a new strategy of enhancing transmembrane ionic transport in ion-selective membrane and provides new opportunities for 2D nanomaterials.

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