水处理技术

作者：刘松麟1,2, 杨庆峰1,*, 邱辉强1,2, 孙宇雯1,2, 刘阳桥3

单位：1.中国科学院上海高等研究院绿色化学工程技术研究与发展中心,上海 201210; 2.中国科学院大学,北京 100049; 3.中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 200050

关键词：钛基纳米电极,硝酸盐,电催化,金属有机框架(MOF)

基金：国家自然科学基金项目（51878647,61574148）

过量硝酸盐（NO₃^-）在废水中的排放已成为一个显著的环境问题。针对这一问题,利用电化学方法去除废水中的硝酸盐氮（NO₃^--N）显得尤为重要。本研究通过水热合成,利用原位生长的金属有机框架（MOF）合成路径,在Fe₂O₃基材上负载CuO,成功研发了一种新型电极。这种电极在提升NO₃^--N的电催化还原性能方面表现出色。实验表明,在电流密度为10 mA/cm²的条件下,经过两小时反应,当NO₃^--N初始浓度为50 mg/L时,其去除率可达96.72%;当NO₃^--N浓度提高至100 mg/L时,去除率依然高达94.15%。即使在电流密度降至5 mA/cm²（NO₃^--N初始浓度为50 mg/L）的条件下,去除率也能达到85.85%。这些结果表明,该电极材料在不同条件下均展现出良好的硝酸盐氮去除效果。当氯离子（Cl^-）浓度为750 mg/L时,总氮（TN）的去除率可达94%。通过叔丁醇（TBA）自由基清除实验,我们发现该材料去除硝酸盐氮的机制是通过电子的直接转移。在进行10次循环实验后,NO₃^--N的去除率略有提升至98.78%,同时Cu和Fe的浸出量分别为4.3 μg/L和4.65 μg/L,表明该材料具有优良的稳定性和极低的金属浸出量。因此,该材料在实际废水处理应用中具有巨大的潜力。

来源：2025年第2期

《水处理技术》期刊编辑部

查看水处理技术杂志2025年第2期