铜负载微通道木炭阴极

NO₃⁻去除率94.17%

一种负载高度分散铜纳米催化剂的微通道木炭电极，通过缩短NO₃⁻扩散距离并加速NO₃⁻到NO₂⁻的限速步骤，大幅提升电化学脱氮效率。

Yuchen, Zhao · Zhou, Xiang · Yueyao, Wu · Weilong, Wang · Kang, Wenda · 李厚芬 · 于洪涛

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

NO₃⁻去除率

{'zh': '94.17', 'en': '94.17'} %

NO₃⁻去除速率

{'zh': '73.97', 'en': '73.97'} mg/(L·h·cm²)

出水NO₂⁻浓度

{'zh': '8.03', 'en': '8.03'} mg/L

相对原始微通道阴极的NO₂⁻提升倍数

{'zh': '20.6', 'en': '20.6'}

相对负载铜平板阴极的NO₂⁻提升倍数

{'zh': '6.2', 'en': '6.2'}

技术优势

限速步骤加速20倍

微通道将NO₃⁻扩散距离缩短至微米级，削弱静电排斥；分散的铜纳米颗粒催化NO₃⁻到NO₂⁻的还原，使出水NO₂⁻浓度比未改性电极高20.6倍。

去除率94.17%

在初始NO₃⁻为20 mg/L、停留15 min的条件下，该阴极对NO₃⁻的去除效率高达94.17%，出水达到低浓度水平。

处理速率4倍于报道值

归一化到电极面积和时间的NO₃⁻去除速率达73.97 mg/(L·h·cm²)，至少是已有报道值的4倍，单位面积处理能力显著提升。

应用场景

• 废水脱氮：用于去除工业或农业废水中的NO₃⁻，直接达到低浓度排放要求。
• 电化学水处理：作为流通式电化学反应器的阴极，连续处理含NO₃⁻废水。
• 环境催化：利用分散的铜纳米粒子催化NO₃⁻还原，加速限速步骤。
• 水质监测与净化：集成到净化设备中，将NO₃⁻降至安全浓度以下。