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通过带电膜将硝酸盐废水电催化升级为氨肥
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2022-07-21 , DOI: 10.1021/acs.est.1c08442
Jianan Gao 1, 2 , Ning Shi 1 , Yifan Li 1 , Bo Jiang 1 , Taha Marhaba 2 , Wen Zhang 2
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将硝酸盐(NO 3 -)和亚硝酸盐(NO 2 - )等废水氮电化学升级为氨肥是资源回收和废水处理领域一个有前途但具有挑战性的研究课题。本研究介绍了一种由 CuO@Cu 泡沫和聚四氟乙烯 (PTFE) 膜制成的带电膜,用于将 NO 3 还原为氨 (NH 3 ) 并将 NH 3升级为(NH 4 ) 2 SO 4利用。在 63.8 ± 4.4 mA·cm –2的部分电流密度下实现了无外部酸碱消耗的配对电解过程在阴极膜上,在运行 5 小时后去除了进料(150 mM NO 3 - )中 99.9% 的 NO 3 - ,NH 3回收率为 99.5%。回收率和能耗分别为 3100 ± 91 g-(NH 4 ) 2 SO 4 ·m –2 ·d –1和 21.8 ± 3.8 kWh·kg –1 -(NH 4 ) 2 SO 4,几乎超过了Haber-Bosch 工艺中的工业氨生产成本。密度泛函理论 (DFT) 计算揭示了Cu 2+原位电化学转化为 Cu1+为 NO 3 还原为 NH 3提供了高度动态的活性物质。这种带电膜工艺被证明可以实现协同的硝酸盐净化和养分回收,并具有持久的催化活性和稳定性。



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更新日期:2022-07-21
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