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用于反渗透海水淡化的无污染纳米(石墨烯)多孔膜离心机

导读: 最近《TECHNOLOGY》报道了一种用于反渗透脱盐的新型放大纳米多孔膜离心机(见图1(a),(b),(c)和(d)),概念通过大规模分子动力学模拟演示。

最近《TECHNOLOGY》报道了一种用于反渗透脱盐的新型放大纳米多孔膜离心机(见图1(a),(b),(c)和(d)),概念通过大规模分子动力学模拟演示。

用于反渗透海水淡化的无污染纳米(石墨烯)多孔膜离心机

图1.设计和纳米多孔膜离心机的概念验证:(1),(B)和(C)水分子和在石墨烯薄膜的附近的NA + / CL-离子的纳米尺度细节; (D)...

基于纳米材料的分离膜技术被誉为海水淡化技术的改变者,然而,在实际应用中存在两个主要障碍阻碍其实现:(1)扩大规模的挑战,即如何制造一台大型海水淡化机纳米多孔膜,以及(2)结垢问题,即如何防止Na +和Cl-离子阻塞纳米尺寸孔隙而不消耗太多能量。在这项工作中,由加利福尼亚大学伯克利分校和中国北京航空航天大学的研究生和本科生组成的研究小组构建了一个用纳米级多孔膜装饰的放大的海水淡化离心机(见图1)的设计。纳米级多孔膜片是离心机壁上多尺度孔隙结构的一部分(见图1(e)和(f)),

此外,本文还对海水淡化过程进行了大规模的分子动力学模拟,验证了脱盐过程的分子机理,为新设计的概念提供了依据。分子动力学模拟令人信服地证明,离心力可以平衡渗透力,并通过纳米孔提供水过滤的推力。此外,通过将离心机中的旋转流体处理为Couette流,首次导出了此类脱盐机或离心机离心机的临界角速度。分子动力学模拟结果证实了由连续尺度流体力学导出的临界角速度。

更重要的是,研究团队发现在模拟过程中脱盐离心机几乎没有结垢。发现当靠近膜壁时离子浓度不上升,而是由于科里奥利力和石墨烯膜壁的盐排斥的组合效应而下降,这意味着这是一种潜力巨大的纳米多孔膜离心机。该报告刊登在2018年3月期的《TECHNOLOGY》期刊上。

来自加利福尼亚大学伯克利分校的项目负责人Shaofan Li教授说:“在气候变化和水能可持续性环境问题突出情况下,我们所提出的纳米膜离心机是具有自清洁机制和显著提高的能量效率的突破性脱盐技术。我们的初步结果表明,石墨烯膜离心机具有巨大的潜力扩大规模,成为下一代工业海水淡化装置的典范。”(来源:石墨烯联盟)

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