純水設備解讀：自由基氧化的新型廢水處置技術
近日，同濟大學的科研團隊在國際學術雜志Small上（DOI:10.1002/smll.201900153報道了以先進的原位電化學順磁共振技術作為理論研究基礎，開發了一種基于自由基氧化的新型廢水處置技術，無需外加化學氧化劑，采用間歇供電的戰略，極大地節省了電化學污水處置的電能消耗，并解決激進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險。文章的第一作者為同濟大學化學科學與工程學院在讀博士生蔡郡倬，通訊作者為趙國華教授。該研究同時獲得了第十屆全國環境化學大會口頭演講一等獎（http://ncec2019.com
間歇供電節約電能消耗
保守的電化學氧化技術中，電能的消耗大使得許多企業對于這種污水處置技術望而卻步。純水設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。該研究團隊發展的新型電化學系統中，由于電極和電化學系統的特殊性，斷電情況下仍能有效氧化污染物一段時間。采用合適的通斷電比例，相比于持續通電的情況下節約了電能消耗約40%這使得這種方法在電能消耗方面具備了其他類似技術難以比較的優勢。如果經過合適的優化措施，還有望進一步降低電能的消耗，這將為水污染控制技術帶來嶄新的技術思路。
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中，需要不時地外加過硫酸鹽才干維持系統的氧化能力，同時，過硫酸鹽會轉化成硫酸根離子，造成水體中硫酸鹽的含量越來越高，對生態環境的健康造成了極大的威脅。然而該團隊開發地新技術中，純水設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生強氧化性的硫酸根自由基。這種方法防止了不時地加入過硫酸鹽，從而使得廢水的鹽濃度可以維持在一個適當地范圍內。同時也避免了加入大量化學試劑帶來的高額本錢。
新型自由基機理
為了研究該系統中的自由基化學機制，團隊與德國布魯克公司合作，采用原位電化學順磁共振儀結合自旋捕獲技術對這種電化學水處置技術中的自由基進行的檢測。研究標明，這種繼續氧化的能力得益于特殊的電極和電解池結構，使得過二硫酸鹽在體系中不斷累積，而在斷電情況下，這些累積的物質又會緩慢地活化為強氧化性的自由基，從而實現在斷電階段的繼續氧化污染物。這種原位電化學順磁共振丈量方法，將繼續為后續的一系列研究工作作為理論支撐
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