Superhydrophobic Carbon Nanotube Network Membranes for Membrane Distillation: High-Throughput Performance and Transport Mechanism

膜蒸馏 机制(生物学) 碳纳米管 吞吐量 材料科学 海水淡化 化学工程 纳米技术 化学 计算机科学 物理 电信 生物化学 量子力学 工程类 无线
作者
Chunyi Sun,Qiang Lyu,Yiran Si,Tiezheng Tong,Li‐Chiang Lin,Fenglin Yang,Chuyang Y. Tang,Yingchao Dong
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:56 (9): 5775-5785 被引量:33
标识
DOI:10.1021/acs.est.1c08842
摘要

Despite increasing sustainable water purification, current desalination membranes still suffer from insufficient permeability and treatment efficiency, greatly hindering extensive practical applications. In this work, we provide a new membrane design protocol and molecule-level mechanistic understanding of vapor transport for the treatment of hypersaline waters via a membrane distillation process by rationally fabricating more robust metal-based carbon nanotube (CNT) network membranes, featuring a superhydrophobic superporous surface (80.0 ± 2.3% surface porosity). With highly permeable ductile metal hollow fibers as substrates, the construction of a superhydrophobic (water contact angle ∼170°) CNT network layer endows the membranes with not only almost perfect salt rejection (over 99.9%) but a promising water flux (43.6 L·m–2·h–1), which outperforms most existing inorganic distillation membranes. Both experimental and molecular dynamics simulation results indicate that such an enhanced water flux can be ascribed to an ultra-low liquid–solid contact interface (∼3.23%), allowing water vapor to rapidly transport across the membrane structure via a combined mechanism of Knudsen diffusion (more dominant) and viscous flow while efficiently repelling high-salinity feed via forming a Cassie–Baxter state. A more hydrophobic surface is more in favor of not only water desorption from the CNT outer surface but superfast and frictionless water vapor transport. By constructing a new superhydrophobic triple-phase interface, the conceptional design strategy proposed in this work can be expected to be extended to other membrane material systems as well as more water treatment applications.
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
ssp发布了新的文献求助10
1秒前
SciGPT应助子乔采纳,获得10
2秒前
lhq应助杨武天一采纳,获得40
2秒前
连夜雪完成签到,获得积分10
2秒前
哈哈哈完成签到,获得积分10
2秒前
Liangyu发布了新的文献求助10
2秒前
等待冰露完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
气凝前沿完成签到,获得积分10
4秒前
太叔开山发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
7秒前
s_h发布了新的文献求助10
8秒前
曹梓聪发布了新的文献求助30
8秒前
H2O发布了新的文献求助100
8秒前
Yanz发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
隐形曼青应助贪玩的醉柳采纳,获得10
9秒前
add完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
Nice完成签到,获得积分10
10秒前
0206发布了新的文献求助30
11秒前
12秒前
Binbin完成签到 ,获得积分10
12秒前
小透明发布了新的文献求助10
13秒前
笨笨的怜雪完成签到 ,获得积分10
13秒前
慕青应助谨慎的曼安采纳,获得10
13秒前
14秒前
AllRightReserved应助哇爱学习采纳,获得10
14秒前
包包完成签到 ,获得积分10
14秒前
15秒前
MrFANG完成签到,获得积分10
16秒前
16秒前
科研通AI6.1应助GQ采纳,获得10
16秒前
arran1111完成签到,获得积分10
17秒前
17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
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6442236
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8256079
关于积分的说明 17580337
捐赠科研通 5500824
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900436
邀请新用户注册赠送积分活动 1877404
关于科研通互助平台的介绍 1717224