新型电化学水处理器件破解二次污染难题
发布时间：2026-04-08
信息来源：中国科学报
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发布时间：2026-04-08
信息来源：中国科学报
安徽师范大学教授熊宇杰团队联合中国科学技术大学俞汉青院士团队，研发出一种无二次污染、可扩展的流通式电化学水处理器件，成功破解了行业难题。相关研究成果近日发表于《自然-可持续性》。
研究团队创新构建了膜电极组件水处理系统，首次将气体扩散电极与电化学活性膜电极相结合，实现了阴极氧还原反应和阳极氧化反应的耦合增效。该系统依托阴离子交换膜的电荷传导功能，无需外加支持电解质，还能有效阻止逆反应；阴极产生的活性氧阴离子可穿过膜层抵达阳极，与阳极活性氧物种协同作用，大幅提升污染物降解效率并降低能耗，从源头避免了外加电解质产生的二次污染。
在核心电极材料设计上，团队兼顾了低成本与高性能：阴极采用氧化炭黑基气体扩散电极，阳极选用氧化物三维多孔电化学活性膜电极。性能测试显示，该器件在2伏低电压下，对16种典型持久性有机污染物的去除率超92%；可适应pH值1至11的宽酸碱范围，用空气替代纯氧性能也无衰减，能深度去除500纳克/升的超痕量污染物，连续稳定运行时长突破5000小时。
更值得关注的是，该器件具备较大的工程应用潜力。团队研制的100平方厘米大尺寸反应器件，在医院废水处理中对三氯生和戊二醛的去除率分别超90%和80%，并可稳定运行150小时以上。该器件还可与太阳能结合，实现户外无泵驱动水处理。生命周期技术经济分析表明，该工艺每吨水处理运营成本仅2.32美元，且单位成本有望进一步降低。
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