纳米Fe⁰限域碳纳米管阴极

宽pH自驱动矿化

这种阴极将纳米零价铁限域在硼氮共掺杂碳纳米管中，无需外加试剂即可通过单线态氧主导的氧化路径，在宽pH范围实现污染物的高效矿化。

Su, Pei · Song, Ge · Wang, Xuechun · Zhang, Qizhan · Fu, Wenyang · 周明华

Separation and Purification Technology 2023

参数信息

SMT降解速率提升倍数

2.6~3.3

TOC去除率提升倍数

1.4~2.4

SMT去除率

99 %

TOC去除率

70.31 %

总磷去除后浓度

<0.01 mg L⁻¹

氨氮去除后浓度

<0.01 mg L⁻¹

电耗

0.022 kWh gTOC⁻¹

电耗

0.18 kWh gTOC⁻¹

技术优势

无需外加试剂

阴极自身催化生成活性氧物种，系统自维持运行，省去试剂投加与后续处理。

宽pH范围高效矿化

在pH 3~11范围内，流通式系统的SMT降解速率和TOC去除率分别是批式系统的2.6~3.3倍和1.4~2.4倍。

抗常见离子干扰

HCO₃⁻、NO₃⁻、Cl⁻、K⁺和腐殖酸对SMT降解性能无影响，适应复杂水体。

低能耗深度处理

处理反渗透浓缩液和二级出水时，电耗仅为0.022和0.18 kWh gTOC⁻¹，并同步去除总磷和氨氮。

应用场景

• 电化学水处理：无需外加试剂即可自维持电化学氧化，适合连续流运行。
• 高级氧化工艺：单线态氧主导的氧化路径，在宽pH范围内高效矿化。
• 难降解有机废水处理：对SMT等难降解有机物去除率达99%，TOC去除70.31%。
• 碳纳米管电极：B,N共掺杂碳纳米管限域纳米Fe⁰，提供高活性和稳定性。