Betaine-Based Polynuclear Metallic Complexes for Heavy Metal Removal Through Forward Osmosis

正渗透 金属 甜菜碱 化学 渗透 环境化学 环境科学 反渗透 有机化学 生物化学
作者
Qingchun Ge,Fengrong Qiu,Rongzhen Chen
出处
期刊:Social Science Research Network [Social Science Electronic Publishing]
标识
DOI:10.2139/ssrn.4059822
摘要

The availability of suitable draw solutes is essential to fully exert the advantages of forward osmosis (FO) in water pollution control. Herein betaine-based polynuclear complexes, Bet-Mn-TFSI (M = Cu, Zn, Ni, n = 3 - 5), are synthesized via one-pot ligation of betaine and MCl2 and used in FO for Cu2+, Zn2+ and Ni2+ removal from electroplating wastewater. Factors affecting FO performance are systematically studied by varying the chemical composition, the structure and charge state of Bet-Mn-TFSI. Compared to conventional NaCl, NH4HCO3 and other recently reported draw solutes, all Bet-Mn-TFSI have negligible solute losses and increase water fluxes by up to 350%, tackling the low water recovery and solute loss problems confronted with the current draw solutes. Bet-Mn-TFSI induce a water flow rate 300% (M = Cu), 451% (M = Zn) and 539% (M = Ni) higher than that of NaCl in purifying electroplating wastewater containing 2000 ppm metal ions. Having an expanded configuration and abundant –COO-, –NMe3+ and (CF3SO2)2N- ionic moieties are essential for Bet-Mn-TFSI to achieve satisfactory FO performance. Particularly, Bet-Mn-TFSI are readily regenerated by solvent extraction without energy input. These findings demonstrate the suitability of Bet-Mn-TFSI for FO water pollution control.

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