01:57 2023-01-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Noi membrane permselective de anioni monovalenți pentru separarea de anioni mono-/divalenti de înaltă eficiență
_ Permselectiv nou de anioni monovalenti membrane pentru separarea de anioni mono/divalenti de înaltă eficiență
Membranele monovalente perm-selective de anioni (MAPM) combinate cu electrodializa pot realiza simultan separarea eficientă a anionilor mono/divalenti și concentrația de sare monovalentă. Cu toate acestea, aplicațiile lor în scenarii industriale practice sunt limitate din cauza selectivității anionice scăzute a MAPM comerciale, în special a stabilității slabe alcaline.
Recent, o echipă de oameni de știință a construit pe bază de poli(alchil-bifenil piridiniu). Membrane schimbătoare de anioni cu lanțuri laterale hidrofobe care oferă o excelentă permselectivitate pentru a separa ionii monovalenți precum clorura (Cl−) și hidroxidul (OH−) de alți ioni multivalenți în electrodializă. Lucrarea lor este publicată în jurnalul Industrial Chemistry & Materials (ICM) în ianuarie 2023.
Membranele monovalente perm-selective de ioni pot realiza o separare precisă a ionilor, care are nevoi importante în diverse domenii, cum ar fi extracția litiului din sare. lacuri, rafinarea saramură și descărcarea zero de ape uzate cu conținut ridicat de sare. În ceea ce privește MAPM-urile, cele mai mari provocări sunt selectivitatea scăzută a anionilor și rezistența slabă la alcali.
„Separarea selectivă a anionilor mono-/divalenți implică reciclarea apei uzate cu conținut ridicat de sare, purificarea saramurii. în industria clor-alcaline și recuperarea deșeurilor alcaline. Cum să construim MAPM-uri cu selectivitate anionică ridicată și stabilitate alcalină ridicată este direcția eforturilor echipei noastre", explică Tongwen Xu, profesor la Universitatea de Știință și Tehnologie din China.
Membranele schimbătoare de anioni (AEM) sunt de obicei fabricate prin bromo- sau clorometilarea polimerilor și apoi cuaternizare printr-o reacție Menshutkin. Cu toate acestea, această metodă necesită substanțe chimice extrem de toxice, cum ar fi reactivii de clorometilare sau bromurare, care pot pune în pericol mediul înconjurător. Conductivitatea ionică și stabilitatea alcalină a unor astfel de membrane sunt adesea scăzute deoarece grupurile de cap cationice ale lanțului principal au mobilitate scăzută; abia poate suferi o bună separare a microfazelor pentru a crea canale eficiente pentru conducerea ionilor OH−.
În plus, grupările benzii, care există în mod obișnuit în AEM-urile din lanțul primar, sunt atacate rapid de ionii OH− și se întâlnesc cu nucleofile. reacții de substituție. Capacitatea de schimb de ioni mai mare este avantajoasă pentru transportul OH-, dar poate crește absorbția de apă. AEM-urile se pot umfla grav, scăzând eficiența separării și exacerbând atacul OH- asupra membranelor, afectând astfel robustețea chimică și mecanică a acestora.
Cercetătorii au oferit o coloană vertebrală polimer robustă din punct de vedere chimic, cu o latură mai alungită. grup de lanț pentru a depăși problemele menționate mai sus în AEM-urile tradiționale. În MAPM-urile rezultate, separarea microfazelor apare între lanțurile laterale lungi și un polimer hidrofob.
Acest lucru este echivalent cu construirea unui canal de transport selectiv de anioni în membrană, care este favorabil transportului activ de Cl− comparativ cu ionul SO42− dând o permselectivitate ridicată. De asemenea, a arătat un flux mare de OH− cu o permselectivitate mare între OH−/WO42−, mult mai mare decât membrana comercială Neosepta ACS.
Pe baza designului unui schelet polimeric fără legături eter, MAPM-urile au arătat, de asemenea, o stabilitate alcalină excelentă după douăzeci de execuții.
„De asemenea, am descoperit că aceste noi MAPM-uri cu morfologie semnificativă de separare a microfazelor pot separa ionii de bromură, fluorură și azotat de alți anioni multivalenți pe baza diferențelor de rază de hidratare. și energia de hidratare Gibbs cu selectivitate ridicată”, a spus Xu.
Cercetătorii au mai dezvăluit că au finalizat o pregătire la scară pilot a MAPM. Evaluarea cuprinzătoare a performanței MAPM la scară pilot este încă în curs. Ei plănuiesc să comercializeze MAPM-urile cel mai devreme pentru a rezolva unele dintre dificultățile industriei în separarea anioniilor.
Comentarii:
Adauga Comentariu