用于高效水-乙醇分离的碳膜
软凝聚态物质
2016-09-28 v1 化学物理
流体动力学
摘要
基于分子动力学模拟，我们展示了使用纳米多孔碳膜，即碳纳米管膜、纳米多孔石墨烯片和多层石墨烯膜，实现高效水-乙醇分离的可能性。尽管这些碳膜通常对两种纯液体均具有渗透性，但在水-乙醇混合物存在时，它们对水表现出反直觉的“自半渗透性”。这源于纳米限域中优先的乙醇吸附阻止了水分子进入碳纳米孔。因此，在水-乙醇混合物中，碳膜两侧表现出渗透压，这与经典的 van't Hoff 型表达式一致。这提出了一种基于跨越这些碳膜的压力驱动反渗透过程的稳健且通用的膜分离方法。特别是，近期大规模“氧化石墨烯”类膜的发展为使用该分离过程进行通用且高效的乙醇脱水开辟了途径，并有望应用于生物乙醇制造。
引用
@article{arxiv.1609.02084,
title = {Carbon membranes for efficient water-ethanol separation},
author = {Simon Gravelle and Hiroaki Yoshida and Laurent Joly and Christophe Ybert and Lydéric Bocquet},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.02084},
year = {2016}
}
备注
Accepted for publication in the Journal of Chemical Physics