Dessalement à température et pression ambiantes par une nouvelle classe de membrane anisotrope biporeuse

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 13564 (2022) Citer cet article

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Les progrès scientifiques récents ont fait des progrès dans la résolution des problèmes pertinents liés au changement climatique et à la durabilité de notre environnement naturel. Cette étude utilise une nouvelle approche de dessalement respectueuse de l'environnement, naturellement durable et économe en énergie, ce qui signifie qu'elle est également rentable. L'évaporation est un phénomène clé dans le milieu naturel et utilisé dans de nombreuses applications industrielles dont le dessalement. Pour une gouttelette liquide, la pression de vapeur change en raison de l'interface liquide-vapeur incurvée à la surface de la gouttelette. La pression de vapeur sur une surface convexe dans un pore est donc supérieure à celle sur une surface plane en raison de l'effet capillaire, et cet effet est renforcé lorsque le rayon du pore diminue. Ce concept nous a inspiré pour concevoir une nouvelle membrane anisotrope biporeuse pour la distillation membranaire (DM), qui permet de dessaler l'eau à température et pression ambiantes en appliquant seulement un petit gradient de température transmembranaire. La nouvelle membrane est décrite comme une membrane composite nanoporeuse/microporeuse superhydrophobe. Une membrane fabriquée en laboratoire avec des spécifications déterminées par le modèle théorique a été préparée pour la validation du modèle et testée pour le dessalement à différentes températures d'entrée d'alimentation par contact direct MD. Un flux de vapeur d'eau aussi élevé que 39,94 ± 8,3 L m−2 h−1 a été atteint par la nouvelle membrane à basse température d'alimentation (25 °C, température du perméat = 20 °C), tandis que la membrane PTFE commerciale, qui est largement utilisée dans la recherche MD, avait un flux nul dans les mêmes conditions de fonctionnement. De plus, les flux de la membrane fabriquée étaient beaucoup plus élevés que la membrane commerciale à diverses températures d'alimentation d'entrée.

L'un des principaux points de discorde tourne aujourd'hui autour de la consommation d'énergie et de son effet sur notre environnement naturel, notamment en termes de rejet de grandes quantités de dioxyde de carbone et de son impact néfaste sur le réchauffement climatique. Basée sur une croyance essentielle en la durabilité de notre environnement naturel combinée à notre connaissance du comportement du transport de la vapeur d'eau selon l'équation de Kelvin, cette recherche est proposée comme une étude révolutionnaire dans la technologie de dessalement. La technologie avancée ici promet de résoudre de nombreux problèmes auxquels les pays à faible revenu sont actuellement confrontés en termes de coût élevé de l'énergie et d'effet désastreux de la consommation d'énergie sur le processus apparemment inarrêtable du changement climatique.

Le dessalement est un terme général utilisé pour les méthodes qui produisent de l'eau douce à partir d'eau salée. Les technologies actuelles de dessalement sont gourmandes en énergie car elles nécessitent l'application d'une force motrice thermique ou de pression importante. Heureusement, la demande thermique d'évaporation dans les procédés membranaires tels que la distillation membranaire (MD) et la pervaporation est inférieure à celle des procédés de distillation traditionnels. Ainsi, MD est une technologie de séparation thermique qui peut potentiellement utiliser une chaleur de faible qualité pour dessaler des flux hautement salins. Dans la DM, entraînées par le gradient de pression partielle à travers une membrane microporeuse hydrophobe, les molécules de vapeur d'eau sont transférées de l'alimentation saline chaude au perméat froid, laissant derrière eux des sels et des non volatils1,2. Le maintien de la membrane hydrophobe est crucial dans le MD car il permet le rejet élevé de sel en empêchant l'eau d'alimentation salée de s'écouler à travers les pores de la membrane vers le côté perméat (produit aqueux)3,4. MD a récemment attiré beaucoup d'attention en tant que technologie de dessalement émergente, en raison de ses excellentes caractéristiques, telles qu'une faible température de fonctionnement, une faible pression de fonctionnement, une capacité élevée à traiter les saumures à haute salinité, une efficacité de rejet élevée et une capacité unique à utiliser des sources d'énergie de faible qualité3,5.

Comme mentionné précédemment, le procédé MD repose principalement sur l'évaporation qui consomme de l'énergie thermique. Cependant, la chaleur est également perdue par conduction à travers la membrane, ce qui diminue l'efficacité globale du procédé MD, en particulier dans la configuration DCMD6. Ainsi, la fabrication de membranes mal conçues est souvent à l'origine de la forte consommation d'énergie ainsi que de la baisse des performances du MD7. Les membranes MD idéalement conçues pour des performances élevées doivent répondre aux exigences suivantes, à savoir une faible résistance au transfert de vapeur, une faible épaisseur, une faible conductivité thermique, une hydrophobicité élevée et une excellente stabilité mécanique et durabilité8,9. La prise de conscience du couplage, et parfois des influences contradictoires, de nombreux paramètres est cruciale dans la conception de membranes MD hautes performances. Ainsi, tous les critères ci-dessus doivent être pris en considération simultanément pour développer une membrane MD efficace. Par exemple, bien que l'on s'attende à ce que la membrane MD plus fine diminue la résistance au transfert de masse, une faible épaisseur présente souvent de faibles propriétés mécaniques et augmente les pertes de chaleur par conduction, en particulier dans le cas du DCMD10. Par conséquent, de nombreuses études théoriques ont été menées non seulement pour comprendre les effets des paramètres, mais également pour les optimiser afin d'atteindre les performances MD les plus élevées possibles11,12.

Malgré la grande quantité d'efforts, à la fois théoriques et expérimentaux, pour améliorer les performances de MD, ses limitations intrinsèques n'ont, jusqu'à présent, pas permis de maintenir une force motrice thermique élevée à travers la membrane, en particulier lorsqu'une grande surface de membrane est utilisée. Ainsi, de nouvelles approches pour augmenter autant que possible la force motrice thermique sont très demandées, en particulier pour amener MD au prochain niveau de commercialisation à grande échelle.

L'objectif de ce travail est de présenter l'une des méthodes permettant de répondre à de telles exigences basée sur le concept fondamental d'augmentation de la pression de vapeur due à l'effet capillaire dans les pores de taille nanométrique13. Un modèle théorique a été développé basé sur le transfert de masse dans un petit capillaire. Le modèle permet de calculer la force motrice ainsi que la masse de la membrane et les flux volumétriques pour un ensemble donné de paramètres spécifiant la géométrie des pores de la membrane et les propriétés de surface, telles que l'angle de contact avec l'eau, le rayon des pores, le facteur de tortuosité et la longueur des pores. De plus, pour valider expérimentalement le modèle, une nouvelle membrane super-hydrophobe anisotrope a été fabriquée et testée en mode DCMD pour le dessalement d'une solution de NaCl. Les expériences DCMD ont été menées à différentes températures d'alimentation d'entrée, y compris une température très proche de l'alimentation ambiante. Ainsi, ce travail est la première tentative pour démontrer la possibilité de concevoir une membrane MD capable de produire de l'eau à une petite différence de température transmembranaire à la fois théoriquement et expérimentalement.

Il convient de souligner que la nouvelle membrane anisotrope pourrait atteindre un flux d'un ordre de grandeur plus élevé que la membrane de contrôle commerciale, en particulier à une différence de température transmembranaire aussi faible que 5 ° C.

La membrane anisotrope biporeuse a été fabriquée en déposant une très fine couche hydrophobe sur le substrat poreux hydrophile. Les détails de la méthode de fabrication sont donnés dans la section S1 (S désigne le matériel supplémentaire).

La morphologie et la topographie (rugosité) de la membrane fabriquée ont été caractérisées à l'aide de la microscopie électronique à balayage (SEM) et de la microscopie à force atomique (AFM), respectivement. De plus, la mouillabilité de la membrane telle que préparée a été déterminée en mesurant l'angle de contact avec l'eau. Les spectres de diffraction des rayons X (XRD) ont été obtenus à l'aide de Bruker D8 pour mesurer l'espacement d entre les chaînes polymères adjacentes dans la plage de 5 Å à 80 Å à une vitesse de balayage de 0, 02 Å min-1. L'espacement d a été calculé à l'aide de la loi de Bragg (nλ = 2d sinθ). Les détails de chaque méthode sont donnés dans la section S2.1. Les expériences DCMD ont été menées en utilisant la configuration DCMD illustrée à la Fig. S1. Les détails de la procédure expérimentale sont donnés dans la section S2.2.

MD est un processus physique complexe qui implique des phénomènes couplés de transfert de masse et de chaleur. Dans ce travail, le modèle théorique d'état stationnaire est développé pour DCMD par la membrane anisotrope biporeuse. La face amont (côté alimentation) de la membrane anisotrope à pores hydrophobes de taille nanométrique, appelée ci-après « couche active », est mise en contact avec la solution d'alimentation salée chaude, tandis que la face aval (côté perméat) à pores de tailles beaucoup plus grandes, appelée ci-après « couche support », est en contact avec l'eau DI plus froide. En raison de l'hydrophobicité de la couche active, une interface eau-air se forme à l'entrée des pores de taille nanométrique (voir Fig. 1), où la pression de vapeur saturante est considérablement améliorée selon l'équation de Kelvin (Eq. 1)14, ce qui entraîne une amélioration significative du transport de la vapeur d'eau à travers la membrane15.

où ps,r est la pression de vapeur dans un capillaire de rayon r, ps est la pression de vapeur à la surface plane, σ est la tension superficielle, Vm est le volume molaire d'eau liquide, θ est l'angle de contact, R est la constante des gaz parfaits et T est la température absolue. Parmi ceux-ci, ps, σ et Vm sont fonction de la température, comme indiqué dans la section de matériel supplémentaire S3, tableau S1. L'équation (1) indique que lorsque la membrane est hydrophobe, \(\theta\) est supérieur à 90°, conduisant à \(p_{s,r} > p_{s}\). Les données présentées dans le tableau S2 ou la section S3 démontrent clairement que l'effet capillaire augmente considérablement la force motrice causée par l'augmentation de la pression de vapeur au niveau du ménisque incurvé.

Caractéristiques structurelles souhaitées de la couche active (nano-poreuse) et de la couche de support (micro-poreuse), y compris la plage de taille et d'épaisseur des pores pour chaque couche, ainsi que l'hydrophobicité de la couche active et l'angle de contact avec l'eau \(\thêta\) qui permettront d'obtenir une augmentation drastique de la force motrice (différence de pression de vapeur) avec un très faible gradient de température, supprimant l'exigence d'un apport important de chaleur sensible à la solution d'alimentation.

Dans le tableau S2, lorsque l'eau d'alimentation de 25 ° C entre en contact avec la couche active avec un rayon de pore de 1 nm, la pression de vapeur dans le pore devient égale à celle de 43 ° C du ménisque plat, ce qui équivaut à un gain de 18 ° C (indiqué dans le tableau S2 comme \ (\ Delta T \)). De même, lorsque le rayon des pores est réduit à 0,5 nm, le \(\Delta T \) deviendra 41 °C. Par conséquent, le concept fondamental de l'effet capillaire sur la pression de vapeur nous guide vers la conception d'une membrane ayant la structure anisotrope biporeuse, que nous avons brevetée plus tôt16, comme illustré sur la figure 1, c'est-à-dire une couche active mince avec un grand nombre de pores nanométriques ou subnanométriques, est supportée par une couche épaisse avec des pores beaucoup plus grands, éventuellement dans la gamme du micromètre. Il est souhaitable que la couche active soit super-hydrophobe pour empêcher l'eau liquide de pénétrer dans le pore et également pour former une interface liquide/gaz avec un ménisque suffisamment grand pour permettre une augmentation significative de la pression de vapeur. La couche de support, quant à elle, assure la résistance mécanique. Il est également souhaitable de maintenir la couche de support hydrophile pour attirer l'eau dans le pore afin que nous puissions profiter de la longueur du trajet de vapeur plus courte et du transport rapide du liquide via un écoulement visqueux, comme discuté plus en détail dans la section S4. Par conséquent, le transport de masse est principalement contrôlé par le transport de vapeur à travers la couche active. La membrane, ainsi conçue, peut réduire considérablement la consommation d'énergie dans le MD, car le chauffage de la solution d'alimentation peut être minimisé, aidé par l'action capillaire des pores de taille nanométrique.

En ce qui concerne le transport de vapeur à travers la couche active, le flux de vapeur (JW) est proportionnel à la différence de pression de vapeur (la force motrice), comme indiqué dans l'équation. (2)17.

où Bm est le coefficient de transfert de masse membranaire, pf,m et pp,m sont respectivement la pression de vapeur à l'entrée et à la sortie des pores de la couche active. Ici, la résistance au transfert de chaleur à la frontière entre l'alimentation et le perméat (y compris le transfert de chaleur à travers la couche de support en raison de la conductivité thermique élevée du matériau de support) est ignorée. Cette hypothèse est faite pour simplifier l'équation du modèle et, surtout, pour mieux mettre en évidence l'effet capillaire sur le transport de vapeur. Selon l'hypothèse ci-dessus, \(p_{f,m}\) est supposé être à la température d'alimentation, tandis que \(p_{p,m}\) à la température du perméat.

On peut également facilement supposer que le transfert de masse à travers les pores de taille nanométrique de la couche active s'effectue via le mécanisme d'écoulement de Knudsen.

Alors,

où \(\varepsilon , r, \tau\) et \(\delta\) sont respectivement la porosité, le rayon, la tortuosité et la longueur des pores, et l'indice a est pour la couche active, et \(M\) est le poids moléculaire de l'eau. T est la température dans le pore et la moyenne des températures d'alimentation et de perméat est utilisée.

Alors,

où les indices 1 et 2 correspondent respectivement à l'alimentation et au perméat. Il convient de noter que l'effet capillaire est ignoré du côté perméat du pore dans l'équation. (4), ce qui est justifié dans la section S4.

De plus, avec l'équation d'Antoine,

\(J_{w}\) peut être obtenu en fonction de \(T_{1}\) pour un ensemble donné de données sur les paramètres structurels de la membrane, la tension superficielle, l'angle de contact et la température du perméat.

\(J_{w}\) est ensuite normalisé par rapport au flux à 25 °C par

où \(J_{w,t}\) et \(J_{w,25}\) sont \(J_{w}\) à la température t (°C) et 25 °C, respectivement, pour exprimer l'effet de la température pour un \(r_{a}\) donné. (Notez que dans NJ, le paramètre en rampe \(\frac{{\varepsilon_{a} r_{a} }}{{\tau_{a} \delta_{a} }}\) est annulé, et NJ ne dépend que de ra et T1).

La figure 2 résume les résultats de la caractérisation de la membrane. La figure 2a montre la morphologie de surface de la membrane anisotrope biporeuse. Dans l'image, les pores sont invisibles puisqu'ils sont dans la gamme sub-nanométrique. La figure 2b montre l'image en coupe transversale de la membrane fabriquée, dans laquelle une couche active très mince assise sur un substrat AAO avec des pores droits est observée. La figure 2c montre l'image AFM 3D de la surface de la couche active et le profil d'épaisseur de la couche active (transféré sur une lame de verre). La rugosité moyenne (Ra) de la membrane synthétisée était de 131,782 nm, tandis que la valeur d'épaisseur moyenne était de 120 nm. La figure 2d montre les images AFM 2D de la membrane, dans lesquelles aucun pore de gamme inférieure au nanomètre n'a pu être observé, confirmant les résultats SEM.

Caractérisation de la surface de la membrane anisotrope biporeuse (a, b) images SEM de surface et en coupe, (c) image AFM 3D (5 µm × 5 µm) et profil d'épaisseur de la couche active (transférée sur un substrat de verre), (d) image AFM 2D et l'encart correspond à une goutte d'eau à la surface de la couche active, CA = 157,54 ° ± 11,06 °.

La figure 2d (en médaillon) montre l'image d'une goutte d'eau déposée à la surface de la couche active. À partir de l'image, un angle de contact mesuré était de 157,54° ± 11,06° confirmant la propriété super hydrophobe de la surface de la couche active. En revanche, l'angle de contact de la surface de la couche support était de 14,85° ± 1,35°, confirmant sa propriété hydrophile. Fait intéressant, la XRD de la membrane anisotrope biporeuse a montré des pics situés à 2θ = 7, 3 °, 12, 3 ° et 17 °, correspondant à un espacement d de 1, 2, 0, 7, 0, 49 nm (Fig. S2).

La figure 3a montre les résultats des expériences DCMD utilisant la nouvelle membrane antistropique biporeuse. La figure montre également la comparaison entre la nouvelle membrane et une membrane PTFE commerciale. Comme prévu, un flux beaucoup plus élevé a été obtenu par la nouvelle membrane biporeuse. En particulier, même à la température d'alimentation la plus basse de 25 °C, la membrane biporeuse a présenté une valeur de flux impressionnante de 39,9 L/m2 h, qui a augmenté à 225,2 L/m2 h en augmentant la température d'alimentation à 60 °C. Ces flux élevés ont été causés principalement par l'effet de la force capillaire agissant à l'interface eau liquide/gaz formée à l'entrée des pores de la couche active, comme prouvé plus loin. Quant au rejet de sel, il a été maintenu à près de 99 % ou plus jusqu'à 50 °C mais légèrement réduit à 98,3 % à 60 °C, indiquant l'apparition d'un léger mouillage des pores. Néanmoins, la membrane biporeuse fabriquée a été étudiée pour le dessalement à long terme afin de donner un aperçu plus significatif pour une considération de mise à l'échelle, et les résultats sont présentés à la Fig. 3b. Comme le montre la figure, le flux d'eau a légèrement diminué de 40 LMH à 34,5 LMH après 14 h de fonctionnement, indiquant une bonne stabilité à long terme de la membrane. Cependant, ce taux de diminution du flux est couramment observé dans le fonctionnement DCMD pour le dessalement d'eau de mer en boucle fermée18 et est généralement attribué à l'accumulation/dépôt de sel sur la surface de la membrane (effet de polarisation de la concentration).

(a) Flux de vapeur d'eau et rejet de NaCl de la membrane anisotrope biporeuse et de la membrane PTFE commerciale. (b) Expérience à long terme; flux d'eau de la membrane anisotrope biporeuse fabriquée en fonction du temps de dessalement en utilisant une alimentation à 25 °C. La température du perméat a été maintenue à 20 °C pour toutes les expériences, et le débit de l'alimentation et du perméat était de 500 ml/min. Les résultats sont obtenus en utilisant la configuration décrite à la Fig. S1 par la procédure expérimentale décrite à la Section S2.

Il convient de noter qu'une membrane de dessalement à haut flux a été rapportée récemment par Chen et al.19. Ils ont développé une couche de structures de carbone poreux sur un substrat céramique poreux et ont également atteint des flux élevés d'environ 120 L/m2 h (avec une solution saline à 3 % à 60 °C) et d'environ 30 L/m2 h à 25 °C (les deux données sont tirées de la Fig. 2b de leur travail). Il convient toutefois de noter que leurs expériences ont été réalisées à l'aide de MD sous vide (VMD) avec une force motrice supplémentaire appliquée du côté du perméat. De plus, Chen et al.20 ont développé des membranes de pores sub-nanométriques par co-assemblage de nanofeuilles d'oxyde de graphène et de polymère sur un substrat céramique et ont atteint environ 100 L/m2 h (avec une solution saline à 3,5 % à 60 °C) et environ 25 L/m2 h à une température d'alimentation de 20 °C (les deux données sont tirées de la Fig. 2d de leur travail). Ils ont également appliqué le vide du côté perméat et appelé le processus pervaporation. Leur interprétation du transport de l'eau est donc le transport rapide de liquide dans le capillaire, suivi de l'évaporation à la sortie des pores, ce qui est différent du mécanisme proposé par les auteurs actuels.

La discussion suivante est faite pour prouver que l'amélioration significative du flux est bien due à l'effet capillaire sur la pression de vapeur à l'entrée des pores de la couche active.

Sur la Fig. 4, le flux normalisé NJ est tracé en fonction de la température pour différents \(r_{1} ^{\prime}\) s. La figure montre que NJ augmente avec la température, et l'augmentation devient plus rapide à mesure que \(r_{1}\) augmente. Ainsi, à la température la plus élevée de 60 °C, NJ vaut 5 et 9,8 pour \(r_{1} = 0,5\;{\text{and}}\;2,0\) nm, respectivement. Lorsque \(r_{1}\) est aussi grand que 100 nm, NJ devient 19,6, une valeur proche de 20,05, qui est le NJ qui correspond au cas où \(p_{s,r} = p_{s}\), c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'effet capillaire. Ainsi, la pente de la courbe indique le degré de l'effet capillaire.

NJ (flux de vapeur d'eau normalisé) en fonction de la température pour différents \(r_{1}\).

Fait intéressant, le tracé NJ obtenu à partir du \(J_{w}\) expérimental chevauche la courbe pour \(r_{1} = 0,7\;{\text{nm}}\). A partir de ces résultats, on peut conclure en toute sécurité que la taille des pores de la couche active de la membrane biporeuse est de 0,7 nm. Fait intéressant, il se situe dans la plage d'espacement d obtenue par XRD.

Une fois que nous connaissons \(r_{1}\), nous sommes autorisés à calculer le paramètre en rampe, \(\frac{{\varepsilon_{a} }}{{\tau_{{a\delta_{a} }} }}\). Par exemple, \( \frac{{\varepsilon_{a} }}{{\tau_{{a\delta_{a} }} }}\) a été fixé égal à 6,419 × 105 m−1, et \(J_{w}\) a été calculé pour différentes températures. Dans la figure 5, les valeurs \(J_{w}\) calculées sont corrélées aux valeurs expérimentales \(J_{w}\). La ligne de régression est légèrement éloignée de l'origine, avec une pente de 1,05. Le \(R^{2}\) est de 0,9825, indiquant un bon accord entre les valeurs calculées et expérimentales. En utilisant \(\delta_{1} = 100\;{\text{nm}}\), la valeur obtenue à partir de l'image SEM (Fig. 2b) et en supposant \(\tau_{1}\) = 1,2, \( \varepsilon_{1}\) devient 0,077. Compte tenu du volume libre fractionnaire (FFV), d'environ 0,05 pour un polymère hautement cristallin (calculé à partir de l'unité de répétition polymère de la couche de peau en utilisant les contributions de groupe21 et la densité de 2 g/cm3 pour un polymère hautement fluoré), la porosité ci-dessus semble raisonnable.

Comparaison des flux calculés et expérimentaux basés sur \(\frac{{\varepsilon_{1} }}{{\tau_{{1\delta_{1} }} }} = 6,419 \times 10^{5}\) m−1.

En résumé, nous avons conçu, modélisé et fabriqué avec succès une nouvelle membrane anisotrope biporeuse qui peut être utilisée spécifiquement pour le procédé MD. L'idée clé est d'utiliser l'effet capillaire pour produire une pression de vapeur élevée à l'entrée des pores, et donc d'augmenter considérablement la force motrice à travers la membrane MD, permettant le fonctionnement du procédé MD à des températures d'alimentation basses. La membrane anisotrope biporeuse proposée avec les caractéristiques spécifiquement déterminées assure une différence de pression de vapeur suffisante (c'est-à-dire la force motrice de MD) par l'effet capillaire, même à température ambiante d'alimentation avec un petit différentiel de température transmembranaire (< 5 ° C), faisant de MD un processus hautement économe en énergie et adapté aux conditions de modules à grande échelle.

Plusieurs nouveaux concepts ont été proposés avec succès pour surmonter partiellement les obstacles MD ; utilisant le chauffage de surface ou par effet Joule, employant de nouveaux matériaux tels que les nanotubes de carbone, etc. Cependant, atteindre une performance MD prometteuse au détriment de l'apport d'énergie ou à la température d'alimentation élevée n'est pas une solution ultime, en particulier lorsque des membranes de grande surface sont utilisées. Étant donné que la consommation d'énergie globale, qui est la somme de l'apport de chaleur à la solution d'alimentation, de la perte de chaleur par conduction et de la perte de chaleur due à la polarisation de la température, augmente avec l'augmentation de la température d'alimentation, il est impératif de rendre la température d'alimentation aussi proche que possible de la température du perméat. Nos résultats théoriques et expérimentaux ont montré une percée dans le processus MD. Ces résultats exceptionnels ouvrent un potentiel prometteur pour l'industrialisation du MD en tant que processus de dessalement à faible coût et à haute efficacité énergétique, surmontant les principaux obstacles à la mise à l'échelle du MD.

Les ensembles de données générés pendant et/ou analysés pendant l'étude en cours sont disponibles sur demande raisonnable, en contactant l'auteur correspondant ; Mohammed Rasool Qtaishat ([email protected]).

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La recherche rapportée dans cet article a été soutenue par l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), en Arabie saoudite. Les auteurs reconnaissent l'aide, l'assistance et le soutien du Centre de dessalement et de réutilisation de l'eau (WDRC) et du personnel de KAUST. Les auteurs de ce travail sont également reconnaissants à la Saudi Membrane Distillation Desalination Co. Ltd. pour avoir partiellement financé le travail présenté ici.

Département de génie chimique, École d'ingénierie, Université de Jordanie, Amman, 11942, Jordanie

Mohammed Rasool Qtaishat

Université arabe ouverte / branche jordanienne, Amman, 11731, Jordanie

Mohammed Rasool Qtaishat

Saudi Membrane Distillation Desalination (SMDD) Co. Ltd., Innovation et développement économique, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, 23955-6900, Arabie saoudite

Mohammed Rasool Qtaishat & Areej Al-Samhouri

Division des sciences et de l'ingénierie biologiques et environnementales (BESE), Water Desalination and Reuse Center (WDRC), King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal, 23955-6900, Arabie saoudite

Mohammed Obaid, Sofiane Soukane & Noreddine Ghaffour

Département de génie chimique et biologique, Université d'Ottawa, 161, rue Luis Pasteur, Ottawa, ON, K1N 6N5, Canada

Takeshi Matsuura

Département R&D de la technologie neutre en carbone, Korea Institute of Industrial Technology, 89, Yangdaegiro-gil, Seobuk-gu, Cheonan-si, Chungcheongnam-do, 31056, Corée du Sud

Jung Gil Lee

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MRQ et TM ont conçu le design original de la membrane. MO, NG, SS et MRQ ont modifié la conception originale de la membrane. MRQ, TM, J.-GL, NG, AA-S. réalisé le modèle théorique et travaillé sur la simulation. SS a contribué à la simulation et à l'analyse. MO a fabriqué/enduit la membrane. MO, NG ont développé la procédure expérimentale. MO a réalisé les expériences ainsi que la synthèse et la caractérisation de la membrane. Le MRQ a rédigé le manuscrit. Tous les co-auteurs ont contribué aux discussions, effectué une analyse des données, fourni des révisions critiques et approuvé la version finale du manuscrit.

Correspondance à Mohammed Rasool Qtaishat.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

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Réimpressions et autorisations

Qtaishat, MR, Obaid, M., Matsuura, T. et al. Dessalement à température et pression ambiantes par une nouvelle classe de membranes anisotropes biporeuses. Sci Rep 12, 13564 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17876-8

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Reçu : 29 avril 2022

Accepté : 02 août 2022

Publié: 09 août 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-17876-8

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