原位順磁共振揭秘水環(huán)境修復(fù)節(jié)能新技術(shù)
【南通純水設(shè)備http://m.shenzhoujiankang.cn】水污染一直是環(huán)境保護(hù)的重要問題之一。其中，難降解難降解污染物是水污染領(lǐng)域的“釘子戶”。內(nèi)分泌干擾物和持久性有機(jī)污染物可引起癌癥、致畸和誘變作用，甚至影響人體內(nèi)分泌系統(tǒng)，危害生殖健康。長(zhǎng)期以來，紫外/過氧化氫、紫外/過硫酸鹽、電化學(xué)氧化、芬頓氧化等先進(jìn)氧化技術(shù)是處理這類難降解污染物最常用的方法。但在這些方法中，過氧化氫的儲(chǔ)運(yùn)存在很大的危險(xiǎn)性南通純水設(shè)備，在世界各地過氧化氫爆炸造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。過硫酸鹽較易儲(chǔ)存，增加了水體的含鹽量，紫外光或電能的高能耗純水設(shè)備，長(zhǎng)期以來受到成本和安全因素的限制，導(dǎo)致此類先進(jìn)氧化技術(shù)的發(fā)展。
近日，同濟(jì)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在《國(guó)際學(xué)術(shù)期刊》上發(fā)表小型論文(DOI: 10.1002 / SMLL)。201900153)報(bào)道,原位電化學(xué)順磁共振與先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究,開發(fā)了一種新的基于自由基氧化廢水處理技術(shù),沒有額外的化學(xué)氧化劑,采用間歇式電源的戰(zhàn)術(shù),大大節(jié)省能耗的電化學(xué)治療,并解決了傳統(tǒng)方法和試劑成本過高的過硫酸鹽試劑和水鹽濃度升高的風(fēng)險(xiǎn)。本文第一作者為同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院博士生蔡俊卓，通訊作者為趙國(guó)華教授。該研究還獲得了第十屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)(http://ncec2019.com)的口頭報(bào)告一等獎(jiǎng)。
間歇供電節(jié)省能源消耗
在傳統(tǒng)的電化學(xué)氧化技術(shù)中，電能的消耗使得許多企業(yè)對(duì)這種污水處理技術(shù)望而卻步。特別是隨著污染物濃度的降低，大量電能被消耗在水的氧化過程中，有害成分無(wú)法得到有效的降低。在課課組開發(fā)的新型電化學(xué)系統(tǒng)中，由于電極和電化學(xué)系統(tǒng)的特殊性，在停電的情況下可以有效的氧化污染物一段時(shí)間。在適當(dāng)?shù)耐〝啾认拢c連續(xù)供電相比，該方法的功耗降低了40%左右，在功耗方面優(yōu)于其他同類技術(shù)。如果采取適當(dāng)?shù)膬?yōu)化措施，有望進(jìn)一步降低電能消耗，為水污染控制技術(shù)帶來新的技術(shù)思路。
避免水體鹽化和降低試劑成本
傳統(tǒng)的基于硫酸根自由基的氧化技術(shù)中，需要不斷地外加過硫酸鹽才能維持系統(tǒng)的氧化能力，同時(shí)，過硫酸鹽會(huì)轉(zhuǎn)化成硫酸根離子南通純水設(shè)備，造成水體中硫酸鹽的含量越來越高，對(duì)生態(tài)環(huán)境的健康造成了極大的威脅。然而該團(tuán)隊(duì)開發(fā)地新技術(shù)中，利用廢水中原本存在的硫酸根離子，無(wú)需外加試劑，僅需要在間歇地低電位條件下即可活化產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基。這種方法避免了不斷地加入過硫酸鹽，從而使得廢水的鹽濃度可以維持在一個(gè)適當(dāng)?shù)胤秶鷥?nèi)。同時(shí)也避免了加入大量化學(xué)試劑帶來的高額成本。
新型自由基機(jī)理
為了研究該系統(tǒng)中的自由基化學(xué)機(jī)制，團(tuán)隊(duì)與德國(guó)布魯克公司合作，采用原位電化學(xué)順磁共振儀結(jié)合自旋捕獲技術(shù)對(duì)這種電化學(xué)水處理技術(shù)中的自由基進(jìn)行的檢測(cè)。研究表明，這種持續(xù)氧化的能力得益于特殊的電極和電解池結(jié)構(gòu)，使得過二硫酸鹽在體系中不斷累積，而在斷電情況下，這些累積的物質(zhì)又會(huì)緩慢地活化為強(qiáng)氧化性的自由基，從而實(shí)現(xiàn)在斷電階段的持續(xù)氧化污染物。這種原位電化學(xué)順磁共振測(cè)量方法，將繼續(xù)為后續(xù)的一系列研究工作作為理論支撐。純水設(shè)備，南通水處理設(shè)備，去離子水設(shè)備。
