2021年蜂窩活性炭廠家使用鐵氰化銅(CuHCF)電極從含甲醇的工業廢水中分離和回收銨

　　2021年蜂窩活性炭生產廠家使用鐵氰化銅(CuHCF)電極從含甲醇的工業廢水中分離和回收銨。由于普魯士藍晶體結構，鐵氰化銅(CuHCF)能可逆地插入水性電解質中的堿金屬陽離子。本研究利用此特性在電化學電池內制備碳基插層電極，可以通過插入/再生從廢水中回收NH4+，同時保留有機物。

　　在第一階段中，以創建穩定的電極基質對不同的粘合劑進行了評估，其中羧甲基纖維素鈉的性能最佳。

　　隨后，基于伏安法，我們確定了用于去除NH4+的插層電勢為+0.3 V，電極的再生電勢為+1.1 V(vs. Ag / AgCl)。使用CuHCF電極，以0.34±0.01 Wh g-1 NH4+的能量輸入去除了包含56 mM NH4+和68 mM甲醇的合成廢水中的95%NH4+。

　　在實際的工業廢水中獲得了93%的去除率，能量輸入為0.40±0.01 Wh g-1 NH4+。通過開路電勢監測(61 h)或循環伏安法(50 h，116個循環)評估CuHCF電極的穩定性。在合成和實際廢水中，經過125個循環后，CuHCF電極的電荷密度分別下降了17%和19%。

　　亮點

　　含有有機物的實際廢水中的NH4+插入CuHCF電極中。

　　在+ 0.3 V時達到92.9±0.1%的NH4+去除率(vs. Ag / AgCl)。

　　在+ 1.1 V下實現了88.9±0.4%的NH4+再生(vs. Ag / AgCl)。

　　背景介紹

　　現有回收氨氮(NH4+-N)的技術需要高昂的能源和運營成本。因此，需要一種有效且經濟的方法以從廢水中去除和回收銨。本研究使用包含鐵氰化銅(CuHCF)插層電極的新型電化學電池(EC)從含甲醇的廢水中去除和回收銨。

　　本研究的目的是評估在一定電勢下從特定含甲醇的工業廢水中插入/再生NH4+時CuHCF電極的性能和穩定性。我們最初評估了兩種粘合劑對組裝CuHCF電極的適用性，并研究了電勢對合成廢水中NH4+去除效率的影響以建立電勢窗口。

　　在確定最佳結合劑和電勢后，對合成和實際工業廢水進行了NH4+去除測試。通過不同的電流密度和功能性涂層材料隨時間的溶解來檢查電極的穩定性和循環壽命。

　　圖文導讀

　　對三種使用不同粘合劑的電極漿料進行CV分析，在浸入試驗之前，得到的中點電勢相似，表明粘合劑類型對氧化或還原反應無影響。但是與其他兩種漿液相比，漿液C的氧化還原峰值電流密度相對高得多，這表明CMC粘結劑的性能比PEDOT:PSS更穩定。因此，選擇了CMC粘合劑(漿料C)進行進一步的實驗。

　　使用合成廢水和實際廢水進行的測試都顯示出相似的循環趨勢，表明實際廢水中的NH4+去除與合成廢水相似，實際廢水中的物質不會顯著影響電極的性能。

　　在3電極系統中，在62小時內用1 mmol L-1的NH4NO3進行CV分析，進一步評估了CuHCF電極的穩定性。進行了一系列包含重復插入和再生循環的CV。在此期間，陽極和陰極電勢峰分別在48 h處微移至更大的正電勢和負電勢，然后保持至51 h，此時導電材料從電極上剝離。最后，在62 h后的CV分別顯示出陽極和陰極電流峰值分別為0.63V和0.93V(vs. Ag/AgCl)。

　　總結與展望

　　盡管到目前為止的結果證明了這種CuHCF電極用于氨回收的可行性，但仍需要進一步的研究來提高電極的穩定性。具有長期穩定性的電極將進一步研究插入和再生潛力，以提高穩定性，而不一定旨在最大化插入/再生能力。另外，仍然需要確定一種最佳的粘合劑，以適應循環測試期間CuHCF的體積變化。

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