Activation behavior for ion permeation in ion-exchange membranes: Role of ion dehydration in selective transport

化学 无机化学 离子交换 离子键合 离子 渗透 阿累尼乌斯方程 离子运输机 活化能 电解质 有机化学 物理化学 生物化学 电极
作者
Razi Epsztein,Evyatar Shaulsky,Mohan Qin,Menachem Elimelech
出处
期刊:Journal of Membrane Science [Elsevier]
卷期号:580: 316-326 被引量:150
标识
DOI:10.1016/j.memsci.2019.02.009
摘要

We explored the mechanisms governing the selectivity of anion- and cation-exchange membranes for the transport of four monovalent anions (i.e., fluoride, chloride, bromide, and nitrate) and four monovalent cations (i.e., sodium, potassium, cesium, and ammonium), respectively. Our ion adsorption and transport tests with mixed ion solutions reveal that an ion with larger ionic radius and lower hydration energy is more favorably adsorbed onto the ion-exchange membrane but diffuses more slowly through the polymer matrix compared to an ion with smaller ionic radius and higher hydration energy. Individual anion (as sodium salt) or cation (as chloride salt) permeation tests at different temperatures were performed to evaluate the activation behavior of ion transport through the ion-exchange membranes by calculating the energy barrier and pre-exponential factor (i.e., the ion flux when the energy barrier is negligible) for ion transport from an Arrhenius-type equation. Our results show that an ion with smaller ionic radius and higher hydration energy experiences higher energy barrier (e.g., fluoride, 10.3 kcal mol−1) and possesses higher pre-exponential factor compared to an ion with larger ionic radius and lower hydration energy (e.g., bromide, 4.6 kcal mol−1). This correlation corroborates our main hypothesis that the activation behavior observed for ion transport is a result of ion dehydration at the water-membrane interface. Our proposed ion selectivity mechanism elucidates how ion dehydration governs the extent of ion permeation into the membrane and the subsequent transport through the charged polymer matrix. Future membrane design that promotes dehydration of target ions is challenging but can result in unprecedented ion selectivity.
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
有点儿小库完成签到,获得积分10
1秒前
阿波罗完成签到 ,获得积分10
3秒前
务实的续完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
华仔应助不喜欢萝卜采纳,获得10
6秒前
我是老大应助寒冷的荧采纳,获得10
6秒前
ChungZ完成签到 ,获得积分10
7秒前
Can完成签到,获得积分10
7秒前
Dobby完成签到 ,获得积分10
11秒前
小Q完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
乐乐完成签到 ,获得积分10
16秒前
鞘皮完成签到,获得积分10
16秒前
652183758完成签到 ,获得积分10
18秒前
彩色完成签到 ,获得积分10
20秒前
赫青亦完成签到 ,获得积分10
21秒前
xxxxam完成签到,获得积分10
22秒前
沐沐1003完成签到,获得积分10
23秒前
spy发布了新的文献求助30
28秒前
不懈奋进应助HarryYang采纳,获得30
32秒前
默默乘云完成签到 ,获得积分10
32秒前
小草三心完成签到 ,获得积分10
33秒前
34秒前
闪闪的从梦完成签到,获得积分10
38秒前
娜娜子完成签到 ,获得积分10
38秒前
瞿寒完成签到,获得积分10
41秒前
41秒前
难过的亦旋完成签到,获得积分20
44秒前
小李新人完成签到 ,获得积分10
46秒前
半白天完成签到,获得积分10
47秒前
AU完成签到 ,获得积分10
56秒前
通通通完成签到,获得积分10
56秒前
linfordlu完成签到,获得积分0
57秒前
经纲完成签到 ,获得积分0
1分钟前
wilson完成签到,获得积分10
1分钟前
阿拉完成签到,获得积分10
1分钟前
ajiaxi完成签到,获得积分10
1分钟前
行云流水完成签到,获得积分10
1分钟前
陌子完成签到 ,获得积分10
1分钟前
ajiaxi发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
请在求助之前详细阅读求助说明!!!! 20000
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 900
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
Bernd Ziesemer - Maos deutscher Topagent: Wie China die Bundesrepublik eroberte 500
A radiographic standard of reference for the growing knee 400
Glossary of Geology 400
Additive Manufacturing Design and Applications 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2473822
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2138882
关于积分的说明 5451059
捐赠科研通 1862895
什么是DOI,文献DOI怎么找? 926240
版权声明 562817
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 495463