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适度的 pH 值变化会改变通过沉积在膜上的聚电解质多层膜的离子传输的通量、选择性和限制电流
Journal of Membrane Science ( IF 8.4 ) Pub Date : 2020-12-01 , DOI: 10.1016/j.memsci.2020.118570
Muhammad Ahmad , Andriy Yaroshchuk , Merlin L. Bruening

摘要 膜上的逐层 (LBL) 聚电解质涂层因其在单价和二价离子之间的高选择性而具有吸引力。然而,聚(4-苯乙烯磺酸盐)(PSS)/质子化聚(烯丙胺)(PAH)薄膜在离子交换膜上的沉积会导致离子通量低,从而限制了生产力或电流效率。该研究表明,将溶液 pH 值从 6.5 增加到 8.3 可增强阳离子通量并限制通过 (PAH/PSS)5PAH 涂层阳离子交换膜的电流,同时与裸膜相比仍实现了数量级的选择性增加。在通过 (PAH/PSS)5PAH 涂层的 Nafion 进行的 Donnan 透析中,在 pH 8.3 时,K+/Mg2+ 选择性为 100,K+ 通量是在 pH 6.5 时的 22 倍。此外,在较高的 pH 值下,通过这些膜的电渗析限制电流增加了约 5 倍。这使得 K+ 和 Mg2+ 的电渗析分离成为可能,电流效率约为 0.75,选择性为 18,从源相中回收 K+ 为 50%。涂有 (PSS/PAH)5PSS 薄膜的多孔氧化铝膜的跨膜电位测量和 Cl-/SO42- 选择性的增加(从 pH 6.5 时的 9.5 到 pH 8.3 时的~70)表明涂层在较高的 pH 值下变为阳离子渗透选择性。聚电解质涂层中阳离子转移数的增加可能导致在较高 pH 值下涂层 Nafion 的极限电流增加。最后,(PAH/PSS)5PAH 涂层的 Nafion 在中性 pH 下显示出 Li+/Mg2+ Donnan 透析选择性 >700,在 pH 8.3 下显示选择性为 10。然而,在 pH 值为 8.3 时,Li+ 通量是 6 倍,这可能需要在较高的 pH 值下运行。



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更新日期:2020-12-01
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