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学术进展 ▪ 离子交换膜实现单价阴离子的选择性分离获进展!团队在《ACS Nano》上发表论文
相比于传统化工分离技术,膜分离技术具有低能耗、高效率等优点,是备受关注的新型分离技术。以单价选择性离子交换膜(简称:离子膜)为核心的电渗析装置能实现选择性分离和浓缩溶液中的某些特定种类离子,对盐湖提锂、海水制盐、废水资源化等多个应用领域具有重要意义。因此,开发高性能选择性离子膜可提高电渗析器的分离性能并拓展其应用范围。

鉴于此,化学工程学院沈江南团队提出在长侧基咪唑功能化聚芳醚砜主链中引入刚性苯并咪唑结构,制备了一种具有亚纳米级离子通道的高单价选择性阴离子膜。与含柔性烷基链段聚芳醚砜离子膜相比,刚性较大的苯并咪唑结构减小了离子膜的自由体积(0.636% vs. 1.040%),同时也限制了离子膜的吸水溶胀(吸水率:15.2%;溶胀率:7.5%)。小角X射线衍射仪SAXS测试结果表明,干态和湿态下阴离子膜的离子通道分别约为0.457 nm和0.548 nm。由于具备独特的亚纳米离子通道,含苯并咪唑结构聚芳醚砜离子膜表现出优越的一/二价阴离子(Cl–和SO42–)的分离性能。电流密度5.0 mA/cm2测试条件下,为9.52(vs. 0.78);电流密度2.5 mA/cm2下,趋向为∞,即选择性地透过Cl–离子,基本抑制SO42–离子的通过。该研究可为制备高性能单价选择性离子膜提供重要参考。
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学术进展 ▪ 膜技术集成“捕碳”研究获进展!团队在《Chemical Engineering Journal》上发表论文
当前,“碳达峰”、“碳中和”已成为全球重要议题。CO2捕集吸收与节能减排是缓解全球变暖等问题的有效途径。海水淡化即利用海水脱盐生产淡水,是实现水资源利用的开源增量技术。但其伴生的副产物浓海水含有大量的盐分,直接排入近海会导致系列生态环境问题,同时也造成资源浪费。因此,可对其进行合理利用。

提出了双极膜电渗析耦合中空纤维膜接触器的产碱固碳工艺。研究表明,采用双极膜电渗析所制备的NaOH溶液在中空纤维膜接触器中可实现CO2的高效吸收,其CO2的脱除率可达90.85%,能达到一般工业应用所要求的90%CO2脱除率,而吸收后的CO2转化为Na2CO3,循环用于浓海水的软化预处理。相关研究成果以“Capturing CO2 with NaOH solution from reject brine via an integrated technology based on bipolar membrane electrodialysis and hollow fiber membrane contactor”为题,于2022年07月发表于Chemical Engineering Journal。该工作在阮慧敏副教授、廖俊斌博士和沈江南教授的指导下,由硕士研究生吴思梵完成。通讯作者是廖俊斌博士和沈江南教授。研究得到了浙江省重点研发计划项目(2021C03170)、国家自然科学基金(22008214 & 21878273)、国家重点研发计划项目(2017YFC0403701)和浙江省自然科学基金(LQ20B060005)的资助。
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