• 综述 •
高凤凤, 杨言言, 杜晓, 郝晓刚, 官国清, 汤兵. 电控离子(交换)膜分离技术——从ESIX到ESIPM[J]. 化学进展, 2020, 32(9): 1344-1351.
Fengfeng Gao, Yanyan Yang, Xiao Du, Xiaogang Hao, Guoqing Guan, Bing Tang. Electrically Switched Ion Membrane for Ion Selective Separation and Recovery: From ESIX to ESIPM[J]. Progress in Chemistry, 2020, 32(9): 1344-1351.
电控离子膜(Electrically Switched Ion Membrane, ESIM)分离是近年来发展起来的一种新型离子选择性高效分离技术,已被用于多种金属阳离子及阴离子的选择性分离与回收。电控膜分离源于电控离子交换(Electrically Switched Ion Exchange, ESIX)技术,其高效运行依赖于具有离子交换功能的电活性材料(Electroactive Ion Exchange Material, EIXM)。EIXM既能传递电子又能传递离子,通过调节其氧化/还原电位可以控制离子的可逆置入/释放,同时实现目标离子的高效分离和EIXM的再生,因而不产生二次污染。本文从EIXM简介、结构设计与可控合成、各种电控离子选择性分离机制的研究进展以及新型ESIX-ESIM膜组件开发和应用几个方面,分析总结了从最初的ESIX技术到基于ESIX原理的电控离子选择渗透膜(Electrically Switched Ion Permselective Membrane, ESIPM)分离的发展历程。展望未来ESIM分离技术,应针对目标离子的选择性分离要求,设计合成新型结构ESIM材料和研发相关膜组件系统,可望最终实现ESIM技术的工业应用。
分享此文:
[1] |
王忠德( Wang Z D ), 郝晓刚(Hao X G), 杜晓(Du X). 电控离子交换技术及应用(Electrically Switched Ion Exchange Technology and Its Application). 北京:化学工业出版社(Beijing: Chemical Industry Press), 2017, 1.
|
[2] |
郝晓刚( Hao X G ), 杜晓(Du X), 张权 104264206A, 2015.
|
[3] |
Li N , Li Z J , Yuan J H , Hu J G , Miao J G , Zhang Q X , Niu L , Song J X. Electrochim. Acta, 2012, 72: 150.
|
[4] |
肖俊强( Xiao J G ), 郝晓刚(Hao X G). 化学进展(Progress in Chemistry), 2010, 22(12): 2420.
|
[5] |
Liu D F , Sun S Y , Yu J G. Chem. Eng. J., 2018, 377: 119825.
|
[6] |
杨言言( Yang Y Y ), 张贝蕾(Zhang B L), 杜晓(Du X), 郝晓刚(Hao X G). 水处理技术(Technology of Water Treatment), 2019, 45(11): 42.
|
[7] |
Sun B , Hao X G , Wang Z D , Guan G Q , Zhang Z L , Li Y B , Liu S B. J Hazard Mater., 2012, 233/234: 177.
|
[8] |
Lin Y H , Cui X L , Bontha J. Environ. Sci. Technol., 2006, 40: 4004.
|
[9] |
Zhang P L , Zheng J L , Zheng J L , Du X , Gao F F , Hao X G , Guan G Q , Li C C , Liu S B. Ind. Eng. Chem. Res., 2016, 55: 6194.
|
[10] |
鞠健( Ju J ), 郝晓刚(Hao X G), 张忠林(Zhang Z L), 刘世斌(Liu S B), 孙彦平(Sun Y P). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2008, 23(6): 1115.
|
[11] |
Du X , Sun X L , Zhang H , Wang Z D , Hao X G , Guan G Q , Abudula A. Electrochim. Acta, 2015, 176: 1313.
|
[12] |
Du X , Zhang H , Hao X G , Guan G Q , Abudula A. ACS Appl.Mater. Interfaces, 2014, 6: 9543.
|
[13] |
Du X , Zhang D , Ma X L , Qiao W L , Wang Z D , Hao X G , Guan G Q. Electrochim. Acta, 2018, 282: 384.
|
[14] |
Wang Z D , Ma Y , Hao X G , Huang W , Guan G Q , Abuliti A. Electrochim. Acta, 2014, 130: 40.
|
[15] |
Liu M M , Du X , Gao F F , Luo J H , Wang Q , Liu F F , Chang L T , Hao X G. J. Solid State Electr., 2019, 23: 2541.
|
[16] |
陈如意( Chen R Y ), 张朋乐(Zhang P L), 廖森梁(Liao S L), 李馨然(Li X R), 王忠德(Wang Z D), 郝晓刚(Hao X G). 电化学(Journal of Electrochemistry), 2015, 21: 344.
|
[17] |
Luo J H , Du X , Gao F F , Yang Y Y , Hao X Q , Li S S , Hao X G , Tang K Y , Guan G Q. Chem. Eng. J., 2020, 380: 122529.
|
[18] |
Yang Y Y , Du X , An X W , Ding S Q , Liu F F , Zhang Z L , Ma X L , Hao X G , Guan G Q , Zhang H. J. Colloid Interface Sci., 2018, 523: 159.
|
[19] |
Zhang S , Shao Y , Liu J , Aksay I A , Lin Y H. ACS Appl.Mater. Interfaces, 2011, 3(9): 3633.
|
[20] |
Cui H , Qian Y , An H , Sun C C , Zhai J P , Li Q.
|
[21] |
Yang Y Y , Du X , Abuliti A , Zhang Z L , Ma X L , Tang K Y , Hao X G , Guan G Q. Sep. Purif. Technol., 2019, 223: 154.
|
[22] |
Wang J , Gao F F , Du X , Ma X L , Hao X G , Ma W B , Wang K Z , Guan G Q , Abuliti A. Electrochim. Acta, 2019, 135288.
|
[23] |
Du X , Hao X , Wang Z D , Guan G Q. J. Mater. Chem. A, 2016, 4: 6236.
|
[24] |
郝晓刚( Hao X G ), 郭金霞(Guo J X), 张忠林(Zhang Z L), 刘世斌(Liu S B), 孙彦平(Sun Y P). 化工学报(Journal of Chemical Industry and Engineering(China)), 2005, 56(12): 2380.
|
[25] |
Hao X G , Schwartz D T. Chem. Mater., 2005, 17: 5831.
|
[26] |
Hao X G , Li Y G , Pritzker M. Sep. Purif. Technol., 2008, 63: 407.
|
[27] |
Hao X G , Yan T , Wang Z D , Liu S B , Liang Z H , Shen Y H , Pritzker M. Thin Solid Films, 2012, 520: 2438.
|
[28] |
Du X , Hao X G , Wang Z D , Ma X L , Guan G Q , Abuliti A , Ma G Z , Liu S B. Synth. Met., 2013, 175: 138.
|
[29] |
Li Y , Zhao K , Du X , Wang Z D , Hao X G , Liu S B , Guan G Q. Synth. Met., 2012, 162: 107.
|
[30] |
Chen W , Xia X H. Adv. Funct. Mater., 2007, 17: 2943.
|
[31] |
Hao G X , Guo J X , Liu S B , Sun Y P. Trans. Nonferrous Met.Soc. China, 2006, 16: 556.
|
[32] |
Takei T , Yonesaki Y , Kumada N , Kinomura N. Langmuir, 2008, 24: 8554.
|
[33] |
Wang Z D , Feng Y T , Hao X G , Huang W , Feng X S. J. Mater. Chem. A, 2014, 2: 10263.
|
[34] |
Wang Z D , Feng Y T , Hao X G , Huang W , Guan G Q , Abudula A. J. Hazard. Mater., 2014, 274: 436.
|
[35] |
Zhang Q , Du X , Ma X L , Hao X G , Guan G Q , Wang Z D , Xue C F , Zhang Z L , Zuo Z J. J. Hazard. Mater., 2015, 289: 91.
|
[36] |
Lilga M A , Orth R J , Sukamto J P H, Haight S M, Schwartz D T. Sep. Purif. Technol., 1997, 11: 147.
|
[37] |
Jeerage K M , Schwartz D T. Sep. Sci. Technol., 2000, 35: 2375.
|
[38] |
Li N , Li Z J , Yuan J H , Hu J G , Miao J G , Zhang Q X , Niu L , Song J X. Electrochim. Acta, 2012, 72: 150.
|
[39] |
Jin X L , Huang L , Yu S , Ye M N , Yuan J H , Shen J F , Fang K M , Weng X X. Sep. Purif. Technol., 2019, 209: 65.
|
[40] |
Su J Y , Jin G P , Chen T , Liu X D , Chen C N , Tian J J. Electrochim. Acta, 2017, 230: 399.
|
[41] |
Chen R Z , Tanaka H , Kawamoto T , Asai M , Fukushima C , Na H , Kurihara M , Watanabe M , Arisaka M , Nankawa T. Electrochim. Acta, 2013, 87: 119.
|
[42] |
Weidlich C , Mangold K M , Jüttner K. Electrochim. Acta, 2005, 50: 1547.
|
[43] |
李越( Li Y ), 李慧(Li H), 郝晓刚(Hao X G), 张忠林(Zhang Z L), 梁镇海(Liang Z H), 刘世斌(Liu S B). 化工学报(Journal of Chemical Industry and Engineering(China)), 2010, 61(S1): 56.
|
[44] |
Du X , Guan G Q , Li X M , Jagadale A D , Ma X L , Wang Z D , Hao X G , Abudula A. J. Mater. Chem. A, 2016, 4: 13989.
|
[45] |
Guo Z Z , Shams M , Zhu C Z , Shi Q R , Tian Y H , Engelhard M H , Du D , Chowdhury I , Lin Y H. Environ. Sci. Technol., 2019, 53: 2612.
|
[46] |
Weidlich C , Mangold K M. Electrochim. Acta, 2005, 50: 5247.
|
[47] |
Cui H , Li Q , Qian Y , Tang R , An H , Zhai J P. Water Res., 2011, 45: 5736.
|
[48] |
李越( Li Y ), 郝晓刚(Hao X G), 王忠德(Wang Z D), 张忠林(Zhang Z L), 梁镇海(Liang Z H), 刘世斌(Liu S B). 化工学报(Journal of Chemical Industry and Engineering(China)), 2010, 61(S1): 120.
|
[49] |
李慧( Li H ), 李越(Li Y), 郝晓刚(Hao X G), 张忠林(Zhang Z L), 刘世斌(Liu S B). 高等学校化学学报(Chemical Journal of Chinese Universities), 2011, 32(7): 1645
|
[50] |
Du X , Zhang Q , Qiao W L , Sun X L , Ma X L , Hao X G , Wang Z D , Abudula A , Guan G Q. Chem. Eng. J., 2016, 302: 516.
|
[51] |
Kang C C , Li W M , Tan L , Li H , Wei C H , Tang Y W. J. Mater. Chem. A, 2013, 1: 7147.
|
[52] |
Le X T , Viel P , Sorin A , Jegou P , Palacin S. Electrochim. Acta, 2009, 54: 6089.
|
[53] |
Le X T , Viel P , Jegou P , Sorin A , Palacin S. Sep. Purif. Technol., 2009, 69: 135.
|
[54] |
Gao F F , Du X , Hao X G , Li S S , Zheng J L , Yang Y Y , Han N C , Guan G Q. Electrochim. Acta, 2017, 236: 434.
|
[55] |
Gao F F , Du X , Hao X G , Li S S , Zheng J L , Yang Y Y , Han N C , Guan G Q. J. Membr. Sci., 2017, 535: 20.
|
[56] |
Gao F F , Du X , Hao X G , Li S S , An X W , Liu M M , Han N C , Wang T H , Guan G Q. Chem. Eng. J., 2017, 328: 293.
|
[57] |
Gao F F , Du X , Hao X G , Ma X L , Chang L T , Han N C , Guan G Q , Tang K Y. Chem. Eng. J., 2020, 380: 122413.
|
[58] |
孙斌( Sun B ), 郝晓刚(Hao X G), 王忠德(Wang Z D), 张忠林(Zhang Z L). 化工进展(Chemical Industry and Engineering Progress), 2011, 30(S1): 25.
|
[59] |
Sun B , Hao X G , Wang Z D , Zhang Z L , Liu S B , Guan G Q. Chinese J. Chem. Eng., 2012, 20(5): 837.
|
[60] |
Liao S L , Xue C F , Wang Y H , Zheng J L , Hao X G , Guan G Q , Abuliti A , Zhang H , Ma G Z. Sep. Purif. Technol., 2015, 139: 63.
|
[61] |
郝晓刚( Hao X G ), 韩念琛(Han N C), 孙斌 102583664B, 2012.
|
[62] |
Saleh M M. Desalination, 2009, 235: 319.
|
[63] |
Price W E , Too C Q , Wallace G G , Zhou D. , Synth. Met. 1999, 102: 1338.
|
[64] |
Davey J M , Ralph S F , Too C O , Wallace G G , Partridge A C. React. Funct. Polym., 2001, 49: 87.
|
[65] |
Akieh M N , Ralph S F , Bobacka J , Ivaska A. J. Membrane Sci., 2010, 354: 162.
|
[66] |
郝晓刚( Hao X G ), 郑君兰(Zheng J L), 孙斌 102718292B, 2012.
|
[67] |
张忠林( Zhang Z L ), 郝晓刚(Hao X G), 郑君兰 104587835A, 2015.
|
[68] |
郝晓刚( Hao X G ), 杜晓(Du X), 蔡富刚 105948188A, 2016.
|
[69] |
Zhang H C , Hou J , Hu Y X , Wang P Y , Ou R , Jiang L , Liu Z J , Freeman B D , Hill A J , Wang H T. Sci. adv., 2018,4(2): eaaq0066.
|
[70] |
Lu P , Liu Y , Zhou T , Wang, Q, Li Y S. J. Membrane Sci.,2018, 567: 89.
|
[71] |
Anasori B , Lukatskaya M R , Gogotsi Y. Nat. Rev. Mater, 2017, 2(2): 16098.
|
[1] | 尹晓庆, 陈玮豪, 邓博苑, 张佳路, 刘婉琪, 彭开铭. 超润湿膜在乳化液破乳中的应用及作用机制[J]. 化学进展, 2022, 34(3): 580-592. |
[2] | 王斐然, 蒋峰景. 全钒液流电池离子导电膜[J]. 化学进展, 2021, 33(3): 462-470. |
[3] | 刘阳, 张新波, 赵樱灿. 二维MoS2纳米材料及其复合物在水处理中的应用[J]. 化学进展, 2020, 32(5): 642-655. |
[4] | 陈青柏, 刘雨, 赵津礼, 李鹏飞, 王建友. 基于新型离子交换膜过程的含盐废水零排放技术[J]. 化学进展, 2019, 31(12): 1669-1680. |
[5] | 于致源, 丁万德, 王志宁. 含AQP仿生膜在水处理中的应用[J]. 化学进展, 2015, 27(7): 953-962. |
[6] | 张慧捷, 王世荣, 肖殷, 李祥高. 电场响应光子晶体[J]. 化学进展, 2014, 26(10): 1690-1700. |
[7] | 彭勇, 王正宝. 用于乙醇/水分离的MFI型分子筛膜[J]. 化学进展, 2013, 25(12): 2178-2188. |
[8] | 汪南方, 刘素琴*. 全钒液流电池隔膜的制备与性能[J]. 化学进展, 2013, 25(01): 60-68. |
[9] | 李鹏章, 王粤博*. 蛋白质组学中磷酸化肽的常用富集方法[J]. 化学进展, 2012, (9): 1785-1793. |
[10] | 方彦彦, 李倩, 王晓琳*. 解读纳滤:一种具有纳米尺度效应的分子分离操作[J]. 化学进展, 2012, 24(05): 863-870. |
[11] | 肖俊强, 郝晓刚. 电化学控制离子交换技术研究进展[J]. 化学进展, 2010, 22(12): 2420-2427. |
[12] | 吴翠明 肖新乐 崔鹏 徐铜文. 杂化离子膜的制备和应用*[J]. 化学进展, 2010, 22(10): 2003-2013. |
[13] | 张敏莲 胡丁 刘孟儒 孔宪. 离子交换色谱在药用质粒分析中的应用*[J]. 化学进展, 2010, 22(0203): 482-488. |
[14] | 曾仁权 傅相锴. 磷酸锆及其衍生物的离子交换性能* [J]. 化学进展, 2009, 21(12): 2536-2541. |
[15] | 洪厚胜 陈龙祥 由涛 张庆文. 渗透汽化复合膜* [J]. 化学进展, 2009, 21(10): 2229-2234. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||