中國科大在非均相化學(xué)氧化水處理技術(shù)方面取得新進(jìn)展

成果簡介

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系在非均相化學(xué)氧化水處理技術(shù)方面取得新進(jìn)展。俞漢青教授課題組與美國耶魯大學(xué)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(dǎo)的直接氧化轉(zhuǎn)移過程（DOTP），并將該過程發(fā)展成為一種新的水處理技術(shù)。相關(guān)研究結(jié)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(fā)表。

圖文導(dǎo)讀

非均相催化過硫酸鹽氧化技術(shù)作為一種新興的化學(xué)氧化技術(shù)近年來發(fā)展迅速。前期的研究表明該技術(shù)體系中有機(jī)物污染物的去除過程主要是高級氧化過程（AOP）。通過文獻(xiàn)調(diào)研，課題組的博士生張穎捷和博士后黃貴祥發(fā)現(xiàn)這些體系中普遍存在電子當(dāng)量不守恒的現(xiàn)象，即污染物礦化給出的電子總量遠(yuǎn)大于氧化劑所能接受的數(shù)量?；诖嗣墁F(xiàn)象，他們對這些體系進(jìn)行了系統(tǒng)且深入的研究，從源頭上揭示了在這些體系中實(shí)際占主導(dǎo)的是一種本質(zhì)上與AOP不同的直接氧化轉(zhuǎn)移過程（DOTP）。在DOTP中，污染物和氧化劑在非均相催化劑表面發(fā)生2電子的直接氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生的污染物中間體被催化劑表面穩(wěn)定化，并自發(fā)進(jìn)行表面聚合反應(yīng)或表面偶聯(lián)反應(yīng)，形成的產(chǎn)物富集在催化劑表面，從而實(shí)現(xiàn)水中污染物的有效去除。該研究闡明了反應(yīng)過程中非均相催化劑表面的活化、穩(wěn)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(chǎn)生有毒副產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)，并展現(xiàn)了DOTP作為一種新的水污染控制技術(shù)用于實(shí)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(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xué)基金委員會(huì)、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。