journal article·2023-06Open access

A Bioinspired Capillary Force‐Induced Driving Strategy for Constructing Ultra‐Low‐Pressure Separation Membranes

Jing Yang, Ligang Lin, Fengling Tang, Zixu Zhang, Zitian Liu, Meina Xu, Xu Yang, Qiying Wang, Aishan He, Qi Cheng, Chunhong Wang

Advanced Functional Materials· Volume 33· Issue 24

Abstract

Abstract The development of low‐pressure or pressureless self‐driven membranes is important for saving energy and overcoming the critical trade‐off effect in membrane separation processes. However, conventional self‐driven membranes rely on gravity, which is effective in the separation of large‐sized materials but is still ineffective in the fine separation of small molecules. Herein, inspired by the capillary effect that exists in nature, a capillary force‐induced membrane‐driving strategy for fine separation at ultra‐low pressures is demonstrated. Hydrophilic nanoparticles are prepared by a cross‐linking reaction between tannic acid and 3‐aminopropyltriethoxysilane and then introduce them into membrane pores to simulate sand accumulation with an aim to generate the capillary force. The membrane is then used in ultra‐low pressure membrane separation. Interestingly, it is found that the membrane has excellent performance in the separation of dye/salt mixtures (dye rejection > 99%, salt rejection < 10%) and a high permeate flux (160 L m−2 h−1) under near “zero pressure” conditions. Moreover, the structural stability of the membrane is verified. Introducing capillary forces into membranes as an autonomous driving force can be a promising universal approach that can be added up to the toolbox for the efficient preparation of separation membranes.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Membrane Separation Technologies · Surface Modification and Superhydrophobicity · Advanced Sensor and Energy Harvesting Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

State Key Laboratory of Separation Membranes and Membrane Processes/National Center for International Joint Research on Separation Membranes School of Material Science and Engineering Tiangong University Tianjin 300387 China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (79)

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