中國科大在非均相化學氧化水處理技術方面取得新進展

成果簡介

中國科學技術大學環境科學與工程系在非均相化學氧化水處理技術方面取得新進展。俞漢青教授課題組與美國耶魯大學Menachem Elimelech教授等合作，揭示了非均相催化過硫酸鹽氧化體系中普遍存在一種占主導的直接氧化轉移過程（DOTP），并將該過程發展成為一種新的水處理技術。相關研究結果以“Simultaneous nanocatalytic surface activation of pollutants and oxidants for highly efficient water decontamination”為題，于近日被Nature Communications（DOI: 1038/s41467-022-30560-9）接收發表。

圖文導讀

非均相催化過硫酸鹽氧化技術作為一種新興的化學氧化技術近年來發展迅速。前期的研究表明該技術體系中有機物污染物的去除過程主要是高級氧化過程（AOP）。通過文獻調研，課題組的博士生張穎捷和博士后黃貴祥發現這些體系中普遍存在電子當量不守恒的現象，即污染物礦化給出的電子總量遠大于氧化劑所能接受的數量。基于此矛盾現象，他們對這些體系進行了系統且深入的研究，從源頭上揭示了在這些體系中實際占主導的是一種本質上與AOP不同的直接氧化轉移過程（DOTP）。在DOTP中，污染物和氧化劑在非均相催化劑表面發生2電子的直接氧化還原反應，產生的污染物中間體被催化劑表面穩定化，并自發進行表面聚合反應或表面偶聯反應，形成的產物富集在催化劑表面，從而實現水中污染物的有效去除。該研究闡明了反應過程中非均相催化劑表面的活化、穩定和富集三大功能，揭示了DOTP氧化劑消耗量小、污染物富集容量大、且不產生有毒副產物等優點，并展現了DOTP作為一種新的水污染控制技術用于實際廢水處理的可行性。

論文共同第一作者為我校中科院城市污染物轉化重點實驗室的博士生張穎捷和博士后黃貴祥。該工作得到了國家自然科學基金委員會、科技部重點研發計劃等項目的支持。

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