80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
哈工大邵路教授團(tuán)隊(duì)《Engineering》：“兩面神”電荷結(jié)構(gòu)高效離子分離膜
2022-03-16  來(lái)源：高分子科技

  英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士、中國(guó)化工學(xué)會(huì)分子辨識(shí)分離工程專委會(huì)委員、哈爾濱工業(yè)大學(xué)邵路教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)提出新方法制備了兼具高單價(jià)離子滲透選擇性和高陽(yáng)離子通量的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜。相關(guān)論文以標(biāo)題Monovalent Cation Exchange Membranes with Janus Charged Structure for Ion Separation發(fā)表在中國(guó)工程院院刊《Engineering》。邵路教授為唯一通訊作者，論文第一作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)化工與化學(xué)學(xué)院博士生王文廣。


圖1：具有Janus電荷結(jié)構(gòu)單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜的分離原理、膜表面結(jié)構(gòu)和目前的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜的“Upper Bound”示意圖


  近年來(lái)，電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車(chē)、可充電鋰離子電池等新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極大地拉升鋰原料市場(chǎng)需求，使全球?qū)︿囐Y源需求不斷增加，鋰資源成為重要戰(zhàn)略資源。我國(guó)鹽湖水中鋰資源儲(chǔ)量豐富，若對(duì)鹽湖鋰資源進(jìn)行高效提取，將有助于推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展并提高我國(guó)鋰電池及下游產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜可應(yīng)用于單價(jià)/多價(jià)離子分離，并且具有更高鋰鎂分離性能的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜已經(jīng)成為電滲析提鋰的有希望的候選者。然而，目前單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜普遍存在選擇層穩(wěn)定性差、滲透選擇性低和陽(yáng)離子通量低等問(wèn)題，這會(huì)顯著增加電滲析過(guò)程能耗。因此，制備具有高陽(yáng)離子通量、高滲透選擇性且高穩(wěn)定的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜仍然是亟需解決的課題，這對(duì)鹽湖高效提鋰具有重要的意義。


  邵路團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型表面改性方法構(gòu)建具有兩面神電荷結(jié)構(gòu)的單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜。一方面，具有豐富陽(yáng)離子交換基團(tuán)的基膜可有效抑制陰離子反向擴(kuò)散，這確保了膜具有高陽(yáng)離子通量。另一方面，正電荷選擇層可通過(guò)增加Donnan效應(yīng)提高單價(jià)/多價(jià)陽(yáng)離子的滲透選擇性。在鈉鎂體系和鋰鎂體系中均具有高陽(yáng)離子通量和高分離選擇性（鈉鎂體系為145.77，鋰鎂體系為14.11）。此外，該研究發(fā)現(xiàn)，由于膜表面雙電層（Mg2+層）在高電流密度下被破壞，這導(dǎo)致滲透選擇性隨著電流密度的增加而逐漸降低。這對(duì)實(shí)際工業(yè)應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。


 圖2 (a) M-TMA-0.15 wt.% 在不同電流密度下的滲透選擇性、歸一化Na+通量和歸一化Mg2+通量, (b) M-TMA-0.15 wt.%在不同電流密度下的滲透選擇性、歸一化Li+通量和歸一化Mg2+通量, (c) 雙電層分離機(jī)理圖，(d) 單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜的鈉離子通量與鈉鎂滲透選擇性的“Upper Bound”上限圖


  選擇性電滲析（SED）系統(tǒng)的產(chǎn)品室(Product chamber)具有電荷守恒的特性，因此可以用于富集濃縮二價(jià)離子。其中，SED的電荷守恒特性可用于研究單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜的分離性能和分離機(jī)理。膜在SED的產(chǎn)品室中離子的總電荷量并未發(fā)生改變，這說(shuō)明膜可以有效抑制陰離子的反向擴(kuò)散（陰離子反向擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致陽(yáng)離子通量降低以及陽(yáng)離子電流效率降低）。因此，具有豐富陽(yáng)離子交換基團(tuán)的基膜和荷正電選擇層的膜結(jié)構(gòu)對(duì)于提升膜分離性能（陽(yáng)離子通量和滲透選擇性）具有非常重要的意義。

 

圖3 (a) 選用Pristine CEM、(b) 選用M-TMA-0.15 wt.%、(c) 選用TFCM作為SED中的單價(jià)選擇性膜時(shí)，進(jìn)料室、產(chǎn)品室和鹽水室電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化圖，(d) 選用Pristine CEM、(e) 選用M-TMA-0.15 wt.%、(f) 選用TFCM作為SED中的單價(jià)選擇性膜時(shí)，進(jìn)料室、產(chǎn)品室和鹽水室中Na+濃度、Mg2+濃度隨時(shí)間的變化圖, (g) 不同膜的滲透選擇性和陽(yáng)離子通量(電流密度10 mA·cm-2), (h) TFCM膜離子分離機(jī)理, (i) M-TMA-0.15 wt.%離子分離機(jī)理


  本工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金(21878062)、黑龍江省杰出青年科學(xué)基金(JQ2020B001)、黑龍江頭雁團(tuán)隊(duì)(HITTY-20190033)、城市水資源與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）開(kāi)放課題項(xiàng)目(QA202127)的資助。


  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.09.020


  作者介紹


  邵路教授為英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士、中國(guó)化工學(xué)會(huì)分子辨識(shí)分離工程專委會(huì)委員、黑龍江省杰出青年科學(xué)基金獲得者，任領(lǐng)域內(nèi)多個(gè)國(guó)際權(quán)威期刊的副主編（Advanced Composites & Hybrid Materials）、顧問(wèn)編委（ACS ES&T Engineering）及編委（Journal of Membrane Science, Advanced Membranes、Scientific Reports）等職務(wù)。邵路教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事膜材料與膜分離的研究，先后在碳捕集氣膜、耐有機(jī)溶劑分離膜、水處理納濾/超濾/微濾及特種分離膜方向取得了系列突破性成果并在多個(gè)企業(yè)規(guī)；瘧(yīng)用，為習(xí)近平總書(shū)記“綠水青山就是金山銀山”的思想和我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”的莊嚴(yán)承諾提供先進(jìn)的技術(shù)支撐。邵路教授曾獲得黑龍江省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（第一）、黑龍江省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)（第二）等多項(xiàng)省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，已經(jīng)作為通訊/第一作者在PNAS、Science Advances、Nature Communications、Energy Environmental Science、Journal of Membrane Science、Chemical Engineering Science、AIChE J.、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano等領(lǐng)域內(nèi)高影響力國(guó)際期刊發(fā)表論文150余篇，SCI引用8200次，H-index=55。


  邵路教授鏈接:http://homepage.hit.edu.cn/shaolu  

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章？锘蛎襟w如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞