Polyamide membranes with nanoscale ordered structures for fast permeation and highly selective ion-ion separation

渗透 渗透 纳滤 界面聚合 材料科学 分子动力学 化学工程 纳米片 水软化 扩散 化学 纳米技术 软化 聚合物 单体 计算化学 复合材料 热力学 工程类 物理 生物化学
作者
Changwei Zhao,Yanjun Zhang,Yuewen Jia,Bojun Li,Wenjing Tang,Chuning Shang,Rui Mo,Pei Li,Shaomin Liu,Sui Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:144
标识
DOI:10.1038/s41467-023-36848-8
摘要

Fast permeation and effective solute-solute separation provide the opportunities for sustainable water treatment, but they are hindered by ineffective membranes. We present here the construction of a nanofiltration membrane with fast permeation, high rejection, and precise Cl-/SO42- separation by spatial and temporal control of interfacial polymerization via graphitic carbon nitride (g-C3N4). The g-C3N4 nanosheet binds preferentially with piperazine and tiles the water-hexane interface as revealed by molecular dynamics studies, thus lowering the diffusion rate of PIP by one order of magnitude and restricting its diffusion pathways towards the hexane phase. As a result, membranes with nanoscale ordered hollow structure are created. Transport mechanism across the structure is clarified using computational fluid dynamics simulation. Increased surface area, lower thickness, and a hollow ordered structure are identified as the key contributors to the water permeance of 105 L m2·h-1·bar-1 with a Na2SO4 rejection of 99.4% and a Cl-/SO42- selectivity of 130, which is superior to state-of-the-art NF membranes. Our approach for tuning the membrane microstructure enables the development of ultra-permeability and excellent selectivity for ion-ion separation, water purification, desalination, and organics removal.
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
捏捏捏发布了新的文献求助10
刚刚
Paul111发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
3秒前
catzhou发布了新的文献求助10
3秒前
annafan应助3565采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
隐形曼青应助淡定的定帮采纳,获得10
4秒前
nenoaowu发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
water完成签到,获得积分10
6秒前
gao123完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
WWWUBING完成签到,获得积分10
8秒前
ding应助yy采纳,获得30
8秒前
8秒前
orixero应助聂珩采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
逐风发布了新的文献求助10
9秒前
机会发布了新的文献求助10
9秒前
Zzzyh发布了新的文献求助10
10秒前
草莓钙片完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
情怀应助frl采纳,获得10
12秒前
坦率的香烟完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
科目三应助zzt采纳,获得30
14秒前
爆米花应助炙热的朋友采纳,获得10
14秒前
samvega举报懂特曼求助涉嫌违规
14秒前
此然发布了新的文献求助10
14秒前
Hello应助一二三采纳,获得10
15秒前
yc发布了新的文献求助10
15秒前
邵邵发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
17秒前
18秒前
搜集达人应助nenoaowu采纳,获得10
18秒前
19秒前
高分求助中
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2500
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 (PDF!) 1000
Technologies supporting mass customization of apparel: A pilot project 450
A Field Guide to the Amphibians and Reptiles of Madagascar - Frank Glaw and Miguel Vences - 3rd Edition 400
China Gadabouts: New Frontiers of Humanitarian Nursing, 1941–51 400
The Healthy Socialist Life in Maoist China, 1949–1980 400
Walking a Tightrope: Memories of Wu Jieping, Personal Physician to China's Leaders 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3787425
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3333065
关于积分的说明 10258846
捐赠科研通 3048429
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1673117
邀请新用户注册赠送积分活动 801635
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 760308