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폐수 처리는 담수 공급의 수요를 맞추고 동시에 환경 오염을 제어하기 위한 가장 중요한 기술 중 하나이다. 여러 종류의 증류법과 역삼투 공정과 같은 다양한 기술은 더 높은 에너지 투입을 필요로 한다. 축전식 탈염(CDI) 기술은 전력 소 비가 매우 적어 슈퍼커패시터 원리에 기반한 대안으로 떠오르고 있다. 공정의 효율성을 향상시키기 위해 전극 재료를 개선하 기 위한 연구가 계속되고 있다. 역전기투석은 가장 일반적으로 사용되는 담수화 기술 및 삼투압 발전기이다. 역전기투석의 효 율을 향상시키기 위해 수행된 많은 연구 중, 맥신(MXene)은 이온교환막 및 2차원 나노유체 채널로서 역전기투석의 물리적 및 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있는 유망한 방법으로 떠오르고 있다. 맥신은 단독 사용뿐만 아니라 다른 물질들이 맥신 과 혼합되어 복합막의 성능을 더욱 향상시킨다. 전처리를 거치거나 Ti3C2Tx, 나피온 등을 포함한 이종구조를 가진 맥신은 각 각 최대 담수화 성능 측정 결과를 통해 담수화 산업에서 유망한 재료로 맥신의 잠재력을 입증했다. 역전기투석을 통한 삼투 압 발전 산업에서 이온교환막에서 비대칭 나노유체 이온 채널에 맥신을 사용함으로써 최대 삼투압 출력 밀도를 크게 향상시 켰으며, 대부분 상용화 기준값인 5 Wm-2를 넘었다. 일정 개수의 단위체를 연결함으로써 매개체의 도움 없이 전자기기에 직접 적으로 전력을 공급할 수 있는 수준의 전압이 출력됐다. 본 리뷰에서는 맥신 복합막을 기반으로 한 전기투석 공정의 최근 연 구들에 대해 설명한다.
Wastewater purification is one of the most important techniques for controlling environmental pollution and fulfilling the demand for freshwater supply. Various technologies, such as different types of distillations and reverse osmosis processes, need higher energy input. Capacitive deionization (CDI) is an alternative method in which power consumption is deficient and works on the supercapacitor principle. Research is going on to improve the electrode materials to improve the efficiency of the process. A reverse electrodialysis (RED) is the most commonly used desalination technology and osmotic power generator. Among many studies conducted to enhance the efficiency of RED, MXene, as an ion exchange membrane (IEM) and 2D nanofluidic channels in IEM, is rising as a promising way to improve the physical and electrochemical properties of RED. It is used alone and other polymeric materials are mixed with MXene to enhance the performance of the membrane further. The maximum desalination performances of MXene with preconditioning, Ti3C2Tx, Nafion, and heterostructures were respectively measured, proving the potential of MXene for a promising material in the desalination industry. In terms of osmotic power generating via RED, adopting MXene as asymmetric nanofluidic ion channels in IEM significantly improved the maximum osmotic output power density, most of them surpassing the commercialization benchmark, 5 Wm-2. By connecting the number of unit cells, the output voltage reaches the point where it can directly power the electronic devices without any intermediate aid. The studies around MXene have significantly increased in recent years, yet there is more to be revealed about the application of MXene in the membrane and osmotic power-generating industry. This review discusses the electrodialysis process based on MXene composite membrane.
Abstract
1. Introduction
2. MXene Based Membrane Fabrication
3. Capacitive Deionization (CDI)
4. Reverse Electrodialysis
5. Conclusions and Future Prospects
Reference
