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Mechanism of ethanol/water reverse separation through a functional graphene membrane:a molecular simulation investigation

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Frontiers of Chemical Science and Engineering 2023年第3期17卷 347-357页

作者： Quan Liu Xian Wang Yanan Guo Gongping Liu Kai-Ge Zhou School of Chemical Engineering Analytical and Testing CenterAnhui University of Science and TechnologyHuainan 232001China State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering College of Chemical EngineeringNanjing Tech UniversityNanjing 211816China Haihe Laboratory of Sustainable Chemical Transformations Tianjin 300192China

reverse-selective membranes have attracted considerable interest for bioethanol ***,to date,the reverse-separation performance of ethanol/water is poor and the separation mechanism is ***-based membranes with tunable apertures and functional groups have shown substantial potential for use in molecular *** molecular dynamics simulations,for the first time,we reveal twoway selectivity in ethanol/water separation through functional graphene *** graphene(PG)exhibits reverse-selective behavior with higher ethanol fluxes than water,resulting from the preferential adsorption for *** flow mappings show that this ethanol-permselective process is initiated by the presence of ethanol-enriched and water-barren pores;this has not been reported in previous *** contrast,water molecules are preferred for hydroxylated graphene membranes because of the synergistic effects of molecular sieving and functional-group attraction.A simulation of the operando condition shows that the PG membrane with an aperture size of 3.8Åachieves good separation performance,with an ethanol/water separation factor of 34 and a flux value of 69.3 kg∙m‒2∙h‒1∙bar‒*** study provides new insights into the reverse-selective mechanism of porous graphene membranes and a new avenue for efficient biofuel production.

关键词： reverse separation graphene membrane ethanol/water separation molecular simulation

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