单片氧在电化学过程中被忽视的作用,以在中性pH下高效地排水污泥
Jialin Liang1, Yu Zhang2, Liang Zhang3
1College of Resources and Environment, Guangdong Provincial Key Laboratory of Lingnan Specialty Food Science and Technology, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou, 510225, China; Nanyang Environment & Water Research Institute, Nanyang Technological University, 1 Cleantech Loop, 637141, Singapore.
这项研究引入了一种新的单片氧 (1O2) 电化学工艺,使用化物修饰的石墨阴极进行高效的污泥脱水. 这种方法在中性条件下取得了卓越的结果,为传统治疗提供了成本效益和环保的替代方案.
科学领域:
- 环境工程 环境工程
- 水处理技术水处理技术
- 先进的氧化过程 先进的氧化过程
背景情况:
- 传统的基于基 (•OH) 的先进氧化技术 (AOT) 和电化学过程对于污泥脱水是有效的,但需要极其酸性条件 (pH2.8-3.2).
- 现有方法的酸性条件带来了重大的腐蚀和环境挑战,限制了它们的商业适用性.
- 单点氧 (1O2),以其选择性氧化和稳定性而闻名,通过破坏细胞外聚合物质 (EPS),在中性条件下提供污泥脱水的潜力.
研究的目的:
- 提出和评估一种基于1O2的新型电化学工艺,用于在中性条件下进行污泥脱水.
- 为了研究化石改性石墨 (electro-FeS2@graphite) 催化阴极在产生污泥处理的1O2中的有效性.
- 将拟议系统的性能和成本效益与传统的Fe-AOT和电化学方法进行比较.
主要方法:
- 在电化学污泥处理中开发了化改性石墨 (electro-FeS2@graphite) 催化阴极.
- 在中性pH条件下使用开发的电化学系统进行的泥脱水实验.
- 识别和量化反应性氧物种 (ROS),主要是1O2,使用电子磁共振,火试验和ROS探头.
- 解释了涉及H2O2产量,1O2生成和攻击水友芳香结构的机制.
主要成果:
- 电-FeS2@石墨系统实现了优异的污泥脱水,在中性条件下的十个循环中,降低了47.9%的含水量.
- 反应性氧物种分析证实,1O2是导致污泥脱水增强的主要物种.
- 该过程有效地消除了EPS内部的水友芳香结构,而不需要调节pH值.
- 拟议的基于1O2的电化学方法显示,与现有处理方法相比,运营成本要低得多.
结论:
- 基于1O2的电化学工艺使用电-FeS2@石墨阴极,在中性条件下对污泥脱水非常有效.
- 这种新的方法克服了与传统方法相关的酸性条件的局限性,提供了更环保,更具成本效益的解决方案.
- 这些发现强调了基于1O2的AOP在可持续的污泥管理和资源回收方面的潜力.
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