3月7日，同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院教授王穎團(tuán)隊(duì)為開發(fā)高效低耗的電芬頓水處理技術(shù)提供了簡(jiǎn)單有效的創(chuàng)新策略，通過氧氣高效富集的方法提升氧氣利用率，進(jìn)而大幅降低能耗。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《美國(guó)科學(xué)院院刊》。
電芬頓技術(shù)可有效降解水中有機(jī)污染物，無需投加化學(xué)藥劑且有望使用可再生能源，在有機(jī)廢水處理領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用前景。然而，由于水中氧氣溶解度低且擴(kuò)散慢，限制了電芬頓技術(shù)的處理效率。如何提高電芬頓過程的氧氣利用率，成為降低能耗的關(guān)鍵問題。
受魚鰓呼吸過程啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)提出了“局域氧富集（LOC）”策略，構(gòu)筑了具有氧氣富集效應(yīng)的陰極，并結(jié)合原位電化學(xué)表征技術(shù)和理論計(jì)算方法揭示了局域氧富集機(jī)制。與傳統(tǒng)電極附近的“簡(jiǎn)單氧擴(kuò)散（SOD）”過程不同，電極可直接從本體溶液中持續(xù)不斷地提取溶解氧到電化學(xué)反應(yīng)界面，從而減少甚至消除曝氣需求，氧氣利用率提升了11倍以上，電芬頓過程的能耗下降了65%以上。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和連續(xù)流實(shí)驗(yàn)表明，LOC方法是一種簡(jiǎn)單、有效的創(chuàng)新策略，為高效節(jié)能的電芬頓水處理技術(shù)開發(fā)提供了新的思路。
SOD和LOC示意圖 圖片來源于《美國(guó)科學(xué)院院刊》
