純水設(shè)備解讀：自由基氧化的新型廢水處置技術(shù)
近日，同濟(jì)大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)雜志Small上（DOI:10.1002/smll.201900153報(bào)道了以先進(jìn)的原位電化學(xué)順磁共振技術(shù)作為理論研究基礎(chǔ)，開發(fā)了一種基于自由基氧化的新型廢水處置技術(shù)，無需外加化學(xué)氧化劑，采用間歇供電的戰(zhàn)略，極大地節(jié)省了電化學(xué)污水處置的電能消耗，并解決激進(jìn)方法外加過硫酸鹽試劑帶來的試劑利息和水體鹽濃度上升的風(fēng)險(xiǎn)。文章的第一作者為同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院在讀博士生蔡郡倬，通訊作者為趙國(guó)華教授。該研究同時(shí)獲得了第十屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)口頭演講一等獎(jiǎng)（http://ncec2019.com
間歇供電節(jié)約電能消耗
保守的電化學(xué)氧化技術(shù)中，電能的消耗大使得許多企業(yè)對(duì)于這種污水處置技術(shù)望而卻步。純水設(shè)備尤其是隨著污染物濃度的降低，大量的電能消耗在水氧化上，而無法高效地降低有害成分。該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)展的新型電化學(xué)系統(tǒng)中，由于電極和電化學(xué)系統(tǒng)的特殊性，斷電情況下仍能有效氧化污染物一段時(shí)間。采用合適的通斷電比例，相比于持續(xù)通電的情況下節(jié)約了電能消耗約40%這使得這種方法在電能消耗方面具備了其他類似技術(shù)難以比較的優(yōu)勢(shì)。如果經(jīng)過合適的優(yōu)化措施，還有望進(jìn)一步降低電能的消耗，這將為水污染控制技術(shù)帶來嶄新的技術(shù)思路。
防止水體鹽化和降低試劑本錢
保守的基于硫酸根自由基的氧化技術(shù)中，需要不時(shí)地外加過硫酸鹽才干維持系統(tǒng)的氧化能力，同時(shí)，過硫酸鹽會(huì)轉(zhuǎn)化成硫酸根離子，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，純水設(shè)備利用廢水中原本存在硫酸根離子，無需外加試劑，僅需要在間歇地低電位條件下即可活化發(fā)生強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基。這種方法防止了不時(shí)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)試劑帶來的高額本錢。
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)水處置技術(shù)中的自由基進(jìn)行的檢測(cè)。研究標(biāo)明，這種繼續(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)在斷電階段的繼續(xù)氧化污染物。這種原位電化學(xué)順磁共振丈量方法，將繼續(xù)為后續(xù)的一系列研究工作作為理論支撐
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