Skip to main content
. 2021 Aug 26;3(9):4347–4374. doi: 10.1021/acsapm.1c00654

Table 3. Overview of Selectivity Values and Experimental Details of the Reported Studies Towards Mono/Divalent Cationsa.

entry PEM/membrane no. layers method conditions flux (nmol·cm–2·s–1) selectivity ref
1 PEI/PSS on CMX 21 ED CC, 15 mA/cm2, 0.05 M NaCl and 0.05 M CaCl2 Ca2+: 44.0 PCaNa = 1.35 (184)
Na+: 60.1
2 CMX bare ED CC, 15 mA/cm2, 0.05 M NaCl and 0.05 M CaCl2 Ca2+: 64.5 PCaNa = 0.64 (184)
Na+: 40.3
3 CSO bare ED CC, 15 mA/cm2, 0.05 M NaCl and 0.05 M CaCl2 Ca2+: 35.2 PCaNa = 1.72 (184)
Na+: 60.8
4 CMS bare ED CC, 15 mA/cm2, 0.05 M NaCl and 0.05 M CaCl2 Ca2+: 41.8 PCaNa = 1.23 (184)
Na+: 53.1
5 PSS/PAH on Nafion 115 11 ED CC, 1.27 mA/cm2, 0.01 M KNO3 and 0.01 M Mg(NO3)2 K+: 6.9 ± 0.2 FMgK > 1000 (187)
Mg2+: <0.005
6 PSS/PAH on Nafion 115 11 ED CC, 2.54 mA/cm2, 0.01 M KNO3 and 0.01 M Mg(NO3)2 K+: 6.28 ± 0.58 FMgK = 22.1 ± 3.5 (187)
Mg2+: 0.318
7 PSS/PAH on Nafion 115 (1-side) 11 ED CC, 2.54 mA/cm2, 0.01 M KNO3 and 0.01 M Mg(NO3)2 ND FMgK = 10.0 ± 3.8 (187)
8 PSS/PAH on Nafion 115 11 ED CC, 2.54 mA/cm2, 0.02 M KNO3 and 0.02 M Mg(NO3)2 K+: 13.5 ± 0.6 FMgK = 96 ± 26 (187)
Mg2+: 0.149
9 PSS/PAH on Nafion 115 11 ED CC, 2.54 mA/cm2, 0.1 M KNO3 and 0.1 M Mg(NO3)2 K+: 25.2 ± 1.6 FMgK > 20 000 (187)
Mg2+: < 0.001
10 Nafion 115 bare ED CC, 1.27 mA/cm2, 0.01 M KNO3 and 0.01 M Mg(NO3)2 K+: 6.4 ± 0.3 FMgK = 1.8 ± 0.1 (187)
Mg2+: 3.6 ± 0.1
11 PSS/PAH on Nafion 117 11 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.01 M LiNO3 and 0.01 M Co(NO3)2 Li+: 2.95 ± 0.2 FCoLi > 1600 (188)
Co2+: 1.29 ± 0.51 (pmol cm–2 s–1)
12 PSS/PAH on Nafion 117 11 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.02 M LiNO3 and 0.02 M Co(NO3)2 Li+: 3.18 ± 0.3 FCoLi > 360 (188)
Co2+: 2.55 ± 1.71 (pmol·cm–2·s–1)
13 PSS/PAH on Nafion 117 11 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.1 M LiNO3 and 0.1 M Co(NO3)2 Li+: 6.79 ± 0.18 FCoLi > 6500 (188)
Co2+ < 1 (pmol·cm–2·s–1)
14 PSS/PAH on Nafion 117 4 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.01 M LiNO3 and 0.01 M Co(NO3)2 Li+: 2.39 ± 0.10 FCoLi > 430 (188)
Co2+: 3.85 ± 2.49 (pmol·cm–2·s–1)
15 PSS/PAH on Nafion 117 3 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.01 M LiNO3 and 0.01 M Co(NO3)2 Li+: 1.62 ± 0.10 FCoLi > 23 (188)
Co2+: 37.3 ± 25.5 (pmol·cm–2·s–1)
16 PSS/PAH on Nafion 117 11 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.01 M K(OAc) and 0.01 M La(OAc)3 K+: 0.46 ± 0.27 FLaK > 93 (188)
La3+: 1.58 ± 1.00 (pmol·cm–2·s–1)
17 PSS/PAH on Nafion 117 11 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.02 M K(OAc) and 0.02 M La(OAc)3 K+: 4.40 ± 0.02 FLaK > 2400 (188)
La3+: 1.27 ± 0.46 (pmol·cm–2·s–1)
18 PSS/PAH on Nafion 117 11 ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.1 M K(OAc) and 0.1 M La(OAc)3 K+: 7.85 ± 0.69 FLaK > 7000 (188)
La3+: < 1 (pmol·cm–2·s–1)
19 Nafion 117 bare ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.01 M LiNO3 and 0.01 M Co(NO3)2 Li+: 1.9 ± 0.4 FCoLi = 0.66 ± 0.08 (188)
Co2+: 3.0 ± 0.7
20 Nafion 117 bare ED CC, 0.63 mA/cm2, 0.01 M K(OAc) and 0.01 M La(OAc)3 ND FLaK = 1.61 ± 0.26 (188)
21 PSS/PAH on Nafion 115 11 DD 0.01 M KNO3 and 0.01 M LiNO3 + 0.01 M HNO3 in RP K+: 2.01 ± 0.21 up to FLiK = 57 ± 22 (78, 189)
Li+: 0.039 ± 0.013
22 PSS/PAH on Nafion 115 11 DD 0.02 M KNO3 and 0.02 M LiNO3 + 0.01 M HNO3 in RP K+: 2.83 ± 0.31 FLiK = 80 ± 9 (78)
Li+: 0.035 ± 0.003
23 PSS/PAH on Nafion 115 11 DD 0.1 M KNO3 and 0.1 M LiNO3 + 0.01 M HNO3 in RP K+: 5.28 ± 0.69 FLiK = 38 ± 13 (78)
Li+: 0.25 ± 0.05
24 PSS/PAH on Nafion 115 11 DD 0.01 M KNO3 and 0.01 M LiNO3 + 0.02 M HNO3 in RP K+: 0.35 ± 0.06 FLiK = 8.3 ± 1.8 (78)
Li+: 0.047 ± 0.010
25 Nafion 115 bare DD 0.01 M KNO3 and 0.01 M LiNO3 + 0.02 M HNO3 in RP K+: 4.97 ± 0.44 FLiK = 1.7 ± 0.3 (78)
Li+: 3.03 ± 0.36
26 PSS/PAH on Nafion 115 11 ED CC, 0.64 mA/cm2, 0.01 M KNO3 and 0.01 M LiNO3 + 0.01 M HNO3 in RP K+: 2.99 ± 0.13 FLiK = 2.3 ± 0.1 (78)
Li+: 1.33 ± 0.03
27 Nafion 115 bare ED CC, 0.64 mA/cm2, 0.01 M KNO3 and 0.01 M LiNO3 + 0.01 M HNO3 in RP K+: 5.56 ± 0.81 FLiK = 1.3 ± 0.1 (78)
Li+: 4.19 ± 0.38
28 PAH/PSS on CMX (recipe 1) 11 RM 0.5 M NaCl, 0.5 M MgCl2 ND RMgNa = 5.7 (190)
29 PAH/PSS on CMX (recipe 1) 21 RM 0.5 M NaCl, 0.5 M MgCl2 ND RMgNa = 5.8 (190)
30 PAH/PSS on CMX (recipe 2) 11 RM 0.5 M NaCl, 0.5 M MgCl2 ND RMgNa = 7.8 (190)
31 CSO bare RM 0.5 M NaCl, 0.5 M MgCl2 ND RMgNa = 6.9 (190)
32 CMX bare RM 0.5 M NaCl, 0.5 M MgCl2 ND RMgNa = 3.5 (190)
33 PAH/PSS on CMX (recipe 2) 11 ED CV, 3.5 V, 25 mM NaCl and 10 mM MgCl2 Na+≈ 3.5 × 104 PMgNa = 1.7 (190)
Mg2+≈ 0.5 × 104b
34 CMX bare ED CV, 3.5 V, 25 mM NaCl and 10 mM MgCl2 Na+ ≈ 2 × 104 PMgNa = 0.5 (190)
Mg2+ ≈ 1.5 × 104b
35 PAH/PSS on CMX 11 MCDI CV, 0–1 V, 4 mM NaCl, 4 mM MgCl2 ND βMgNa = 2.8 ± 0.2 (183)
36 CMX bare MCDI CV, 0–1 V, 4 mM NaCl, 4 mM MgCl2 ND βMgNa = 0.5 ± 0.04 (183)
37 CMS bare MCDI CV, 0–1 V, 4 mM NaCl, 4 mM MgCl2 ND βMgNa = 0.4 ± 0.1 (183)
a

ED: Electrodialysis. DD: Diffusion dialysis. RM: Resistance measurement. MCDI: Membrane capacitive deionization. RP: Receiving phase. CC and CV represent a desalination process with constant current or constant voltage, respectively.

b

Estimated from the graphs reported in the cited references.