利用碱性水电解驱动的渗透膜蒸馏法浓缩有机水溶液

《AIChE Journal?AIChE》：Alkaline water electrolysis-driven osmotic membrane distillation for concentrating organic aqueous solution

通过将碱性水电解（AWE）的电解液作为渗透膜蒸馏（OMD）的抽吸溶液，实现了无额外能量消耗的溶液浓缩，将福鲁酸盐浓度提升至430倍，同时保持AWE性能，降低后续分离能耗三个数量级。

　　

摘要

水基有机电合成能够可持续地生产有价值的化学品，但会产生浓度较低的溶液，这使得后续的分离过程需要消耗大量能源。虽然渗透膜蒸馏（OMD）可以浓缩溶液，但它需要能量来再生用于抽液的溶液。在这项研究中，我们利用碱性水电解（AWE）过程中对水分补充的必要性，将碱性电解质作为抽液溶液，从而满足OMD中的水分去除需求。在这个集成系统中，水蒸气通过多孔疏水膜从有机溶液中选择性地迁移到电解质中，并在此过程中被碱性水电解所消耗。该耦合系统能够将呋喃酸盐（一种典型的碱性介质电合成产物）的浓度提高430倍，而不会影响碱性水电解的性能。关键的是，这一过程不需要额外的能量来再生抽液溶液，从而将后续的分离能耗降低了三个数量级。这提供了一种新型的、无需能耗的浓缩技术，并为碱性水电解开辟了除氢气之外的新收入来源。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在补充信息中找到。图2-5、S1–S7、S9、S11、S13和S15–S18中的数值数据以.xlsx格式保存在.zip文件中。该.zip文件还包含了图2B、S1和S2的分子模拟结果文件。如需更多数据，可向通讯作者提出合理请求。