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20
2026
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05
JMS：不靠电场！阴离子交换膜解锁离子分离新机制
作者：
随着海水淡化、苦咸水处理及盐湖卤水提锂等产业快速发展，氯离子（Cl⁻）与硫酸根（SO₄²⁻）的*选择性分离成为关键难题。硫酸根易与钙、钡等离子形成难溶盐，造成膜设备结垢堵塞，大幅降低处理效率、增加运行成本。当前主流脱盐工艺如纳滤、电渗析依赖高压或电场驱动，能耗高、成本大，开发低能耗、高选择性的阴离子分离技术迫在眉睫。阴离子交换膜（AEM）因对阴离子的筛分与选择透过能力，备受关注。现有研究多聚焦电场驱动下的离子分离，而浓度梯度驱动的无外加能耗传输机制长期被忽视。尤其是 Cl⁻与 SO₄²⁻因价态、水化特性差异，其在膜内分配与传输规律尚不明确，缺乏系统解析。基于此，本研究深入探究浓度梯度驱动下阴离子交换膜内离子传输机制，阐明 Cl⁻优先渗透、SO₄²⁻反向迁移的耦合机理，为无能耗、*阴离子分离技术开发提供理论支撑与新思路。
在受污染水体中*分离硫酸根离子（SO₄²⁻）和氯离子（Cl⁻），对于缓解水脱盐、卤水资源回收及氯碱工艺等应用中的矿物结垢问题至关重要。本研究表明，利用浓度梯度驱动的阴离子交换膜（AEMs）传输，能够实现*高的Cl⁻/SO₄²⁻选择性。这种选择性源于两个耦合机制：Cl⁻在膜内的优先分配，以及SO₄²⁻逆其外部浓度梯度的“上坡”传输。AEM中浓度梯度驱动的传输由同离子（如Na⁺）主导，当膜与NaCl/Na₂SO₄混合溶液接触时，这些同离子主要由Cl⁻平衡，从而实现了选择性的Cl⁻传输。Cl⁻/SO₄²⁻选择性还因SO₄²⁻的上坡传输而进一步增强，这种上坡传输由膜-溶液界面处竞争性反离子分配的显著差异所驱动。值得注意的是，在多种商用AEM中均观察到高选择性，并在广泛的溶液组成范围内保持稳定。这些发现确立了浓度梯度驱动的传输作为一种有前景且节能的Cl⁻/SO₄²⁻分离策略。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/TsQ6E3j96E8qDbRfVDhFIg
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