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论文速递 | 澳门新浦新京马金星教授课题组在WR发表论文:脉冲电场驱动无化学药剂的膜汽提实现尿液中氨高效回收的研究

时间:2024-04-23

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近日,澳门新浦新京马金星教授课题组在环境科学领域顶级期刊《Water Research》发表题为“Pulsed Electric Field Drives Chemical-free Membrane Stripping for High Ammonia Recovery from Urine”的研究论文。马金星教授为论文通讯作者,硕士研究生何佳洲为论文第一作者。

成果简介

针对目前的氨回收技术所面临的能耗高、药耗大、效率低等难题,该团队开发了一种新型堆叠式电化学系统,利用阳极析氧反应(OER)原位产生的酸代替外源酸液吸收挥发态的NH3(g),实现了合成尿液和真实人类尿液中的氨回收。同时,应用脉冲电。≒EF)调节电解反应过程中电极的行为(特别是电流涡旋和pH演化):通过合理设置脉冲电流的脉冲占空比和时间,削弱了阴极析氢反应对氨气的吹扫作用,避免了氨的流失和二次环境污染,在优化条件下实现了~100%的氨回收。在氨的平均去除速率为35.1 g-N m?2 h?1和电耗为28.9 kWh kg-N?1的条件下,PEF模式下该系统从合成尿液中实现了更高的氨回收率(>90%),且从真实人类尿液中回收1 kg NH3–N的总成本为15.9 $。这项研究的结果表明,该方法对于从废水中实现高氨回收具有巨大的潜力,为氮的可持续管理开辟了新途径。

该研究得到广东省自然科学基金-杰出青年项目(2022B1515020053)、国家自然科学基金项目(52100030)以及国家重点研发计划项目(2022YFC3901304)的资助与支持。

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脉冲电场调节电极界面行为。(a,b)恒流(CC)和脉冲电。≒EF)模式下,气泡扩散传质示意图。(c,d)电流、电压和阴极出水pH随时间变化示意图。两种充电模式下的(e)去除率与(f)回收率。

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