近日，太阳成集团王颖教授团队的研究成果发表于国际权威学术刊物《美国科学院院刊》（PNAS），论文题为“Local O2 concentrating boosts the electro-Fenton process for energy-efficient water remediation”（局域氧富集策略助力电芬顿水处理技术节能降耗）。
水中有机污染物严重威胁着人体健康和生态环境。电芬顿技术通过电还原天然氧气产生强氧化性活性氧物种，从而降解水中各种有机污染物，无需投加化学药剂且有望使用可再生能源，在有机废水处理领域展现出巨大的应用前景。然而，由于水中氧气溶解度低且扩散慢，限制了电芬顿技术的处理效率。虽然采用曝气方法可提高氧气供应，但这种方法导致超过75%的电能被曝气消耗，且仅有不到1%的氧气被有效利用。如何提高电芬顿过程的氧气利用率，成为降低能耗的关键问题。
简单氧扩散（SOD）和局域氧富集（LOC）示意图
受鱼鳃呼吸过程启发，团队提出了“局域氧富集（LOC）”策略，构筑了具有氧气富集效应的阴极，并结合原位电化学表征技术和理论计算方法揭示了局域氧富集机制。与传统电极附近的“简单氧扩散（SOD）”过程不同，电极可直接从本体溶液中持续不断地提取溶解氧到电化学反应界面，从而减少甚至消除曝气需求，氧气利用率提升了11倍以上，电芬顿过程的能耗下降了65%以上。技术经济分析和连续流实验表明，所提出的“局域氧富集”方法是一种简单、有效的创新策略，为高效节能的电芬顿水处理技术开发提供了新的思路。
论文的第一作者为太阳成集团博士生徐斌成，王颖教授为通讯作者，15vip太阳成为第一单位，共同通讯作者为清华大学15vip太阳成水质与水生态研究中心张弓副研究员。本项目得到了王颖教授主持的国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市科委项目的资助。
