从水中有效地回收使用聚胺薄膜纳米复合材料 (TFN) 膜,经过正电荷纳米粒子的修改
Amir Aghaei1,2, Muhammad Amirul Islam2, Elham Jashni1
1Department of Mechanical Engineering, 10-241 Donadeo Innovation Center for Engineering, Advanced Water Research Lab (AWRL), University of Alberta, Edmonton, Alberta T6G 1H9, Canada.
ACS applied materials & interfaces
|November 20, 2024
概括
这项研究开发了使用功能化纳米粒子的先进纳米过膜,以有效地将离子从盐水中的离子分离出来. 新型膜显示出优越的选择性和水流量,这对于离子电池生产至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 由离子电池驱动的需求的增加,需要在盐湖盐水中有效地分离Li+和Mg2+.
- 纳米过 (NF) 是这种分离的关键技术,但需要具有增强选择性和流量的膜.
研究的目的:
- 制造具有超高Li+/Mg2+选择性和增强水流量的新型聚胺薄膜纳米复合材料 (TFN) 膜.
- 使用先进的膜技术,从盐水溶液中实现高效的回收.
主要方法:
- 纳米粒子 (SiO2NPs) 的功能化与混合的超性联体 (初级氨基和四级氨基组).
- 功能化SiO2NPs (F-SiO2NPs) 的共价纳入TFN膜的聚胺选择性层.
- 用F-SiO2NP对TFN膜进行表面修改,以提高离子选择性和水透性.
主要成果:
- 用1500ppmF-SiO2NPs修改的C1500膜达到37.95的Li+/Mg2+选择性,明显高于未修改的TFC膜 (5.05).
- 排斥Mg2+达到了95.7%,水流量为56.0 L m-2 h-1在70 psi,在不影响水流的情况下表现出高性能.
- 与其他方法相比,基于SiO2NP的修改证明在大规模应用中具有成本效益和环境可行性.
结论:
- 开发的F-SiO2NP修饰的TFN膜为从盐水中有效提取提供了一个有希望的解决方案.
- 同价合并和表面结合策略显著提高了Li+/Mg2+分离的膜性能.
- 这种方法代表了一种具有成本效益和可扩展的方法,用于生产用于重点金属回收的高性能膜.
