作者:张行勇 来源:中国科学报 发布时间:2024/1/25 9:58:38
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西建大蛭石纳米材料通道膜技术实现渗透能高效回收

 

近年来,蕴藏于海水、卤水和高盐工业废水等自然与工业资源中的“蓝色能源”——渗透能,因其储量大、可再生等特点,受到了研究者的广泛关注。具有离子分离特性的功能薄膜是渗透能回收的关键。然而,在实际渗透能的回收过程中,水体的高盐浓度往往导致分离膜的离子选择性和扩散性发生大幅下降,从而严重制约了该项技术的应用与推广。

近日,西安建筑科技大学环境与市政工程学院、陕西省膜分离技术研究院团队在《自然-通讯》上发表题为《蛭石异质纳米通道膜在实际高盐体系中的渗透能回收》的最新研究成果。

该研究团队开发了基于二维蛭石纳米材料的异质纳米通道膜,通过独特的结构设计,实现了“初步富集+二次分离”的离子输运过程。得益于此,即使在高浓度盐度为5M(盐度梯度为500倍)的极端条件下,蛭石纳米通道膜仍表现出高效稳定的渗透能回收性能,输出功率密度(Pmax)可达到33.76W/㎡ 。为了进一步证明该体系在实际高盐环境渗透能收集场景中的应用性能,该团队又选用多种青海当地的实际盐湖卤水进行了验证,并获得了最高25.9W/㎡的功率密度。

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                                                   蛭石纳米通道膜。

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                                      “初步富集+二次分离”分离机制示意图。

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           分子动力学模拟离子在蛭石纳米通道内的输运过程。图片均由论文作者供图

文章相关信息:https://www.nature.com/articles/s41467-023-44434-1





 
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