世界上許多地區面臨著淡水資源短缺的問題。海水淡化在應對全球水資源短缺挑戰方面發揮著關鍵作用。定向溶劑萃取(DSE)是一種新興的非膜脫鹽技術,定向溶劑具有微妙的溶解度特性,它不溶于水,但能溶解水并排斥鹽離子。其特點是能夠利用非常低溫的廢熱(低至40 ℃)。
目前,最常用的定向溶劑(癸酸)的低水產率極大地限制了其吞吐量和能源效率。來自圣母大學的Tengfei Luo和Brandon L. Ashfeld利用離子液體[emim][Tf2N]作為一種新型的定向溶劑,大大提高鹽水的脫鹽率,顯著降低了能耗。研究者選用了不同長度烷基鏈的emim、bmim以及季鏻陽離子,結合[Tf2N]-與對甲苯磺酸根陰離子進行研究,從烷基鏈、電荷分散程度、陰離子疏水性等幾個方面進行討論。發現最適合DSE的離子液體是[emim][Tf2N],它的水產量比目前使用的癸酸高出許多。通過分子動力學模擬和Gibbs自由能計算,研究者發現水在[emim][Tf2N]中的溶解在能量上是有利的,但是[emim][Tf2N]離子液體在水中的溶解需要大量的能量。
來源:Nat. Common.
https://www.nature.com/articles/s41467-020-20706-y