从废水中提升酸盐的选择性电吸收,通过可控的化气到有微孔的多孔碳中
1Jiangsu Key Laboratory of New Power Batteries, Jiangsu Collaborative Innovation Center of Biomedical Functional Materials, School of Chemistry and Materials Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|March 12, 2024
概括
一种具有的功能组和微孔的新型多孔碳材料通过电容脱离离 (CDI) 增强了酸盐的去除. 这种方法为生物酸盐去除提供了具有成本效益和效率的替代方案,改善了废水排放标准.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 生物酸盐去除工艺往往会产生较高的二氧化碳排放和运营费用.
- 电容脱离离子 (CDI) 是一种公认的,高效的净水技术.
- 开发先进的材料对于提高CDI在废水处理中的性能至关重要.
研究的目的:
- 使用CDI开发一种新的多孔碳材料,用于增强酸盐 (NO3-) 清除.
- 研究的功能组和微孔性在酸盐选择性中的作用.
- 评估开发材料在处理市政废水中的性能.
主要方法:
- 合成可调节的多孔碳材料.
- 材料属性的表征 (例如含量,微孔面积).
- 密度函数理论 (DFT) 计算以评估离子结合能.
- 使用CDI单元进行电吸收实验,以评估NO3的去除和选择性.
- 应用CDI系统来处理真正的城市废水.
主要成果:
- 与其他离子 (Cl-, SO42-, H2PO4-) 相比,基功能组对NO3-的结合能量更高.
- 微孔的引入显著改善了NO3的选择性.
- 开发的材料 (MN-C-12) 显示了4.57倍更高的NO3去除率和3.46-5.42倍更高的选择性比活性炭 (AC).
- 亲和和微孔离子选的协同效应有助于高性能.
- 该CDI单元成功处理废水,以满足严格的排放标准 (GB18918-2002).
结论:
- 这种新型添加多孔碳材料在CDI中提供了卓越的NO3电吸和选择性.
- 该材料的性能归因于的功能组和优化微孔性的结合作用.
- 这一进步提供了一种有希望的,高效的和具有成本效益的解决方案,用于使用CDI技术去除废水中酸盐.
更多相关视频
相关概念视频
Inorganic Nitrogen Assimilation
Nitrogen is an essential element in biological systems, forming a crucial component of proteins, nucleic acids, and other cellular constituents. Many bacteria and archaea acquire nitrogen in the form of nitrate (NO₃⁻) or ammonia (NH₃), which are then assimilated into biomolecules through specific enzymatic pathways.Assimilatory Nitrate ReductionWhen nitrate enters the cell, it undergoes a two-step reduction process known as assimilatory nitrate reduction. Initially, the enzyme nitrate reductase...
Microbial Wastewater Treatment
Microbial communities in aquatic ecosystems play a key role in the natural breakdown of contaminants introduced through domestic and industrial effluents. Acting as biological catalysts, these microbes change and mineralize a wide range of organic and inorganic pollutants under different redox conditions.In oxygen-rich surface waters, aerobic heterotrophs lead organic matter breakdown, using oxygen as the terminal electron acceptor to efficiently oxidize substrates to carbon dioxide and water.


