新方法凈化廢水同時制氨

2024-08-26

新一期《自然·催化》發(fā)表的一篇論文，科學(xué)家報告了一種電化學(xué)方法，能將含硝酸鹽的廢水轉(zhuǎn)化成氨和凈化水。

氨是世界上產(chǎn)量最大的化學(xué)品之一，其作為化肥等物質(zhì)的全球年需求量達(dá)到1.8億噸。由于其生產(chǎn)過程依賴于高溫高壓條件以及大量使用氫氣作為原料，氨的生產(chǎn)每年貢獻(xiàn)全球1.4%的CO2排放，消耗2%的全球能源。同時，農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)過程中的硝酸鹽流失可能會污染水資源。

現(xiàn)有電化學(xué)裝置生產(chǎn)的氨溶液與支持電解質(zhì)（鹽）混合后，必須濃縮到高濃度，然后再進(jìn)行分離以獲取氨產(chǎn)品。美國萊斯大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種三腔的電化學(xué)裝置，能將廢水轉(zhuǎn)化成氨和凈化水。將廢水加入裝置，流經(jīng)多孔的固態(tài)電解質(zhì)層，使硝酸鹽溶液轉(zhuǎn)化成水和氨氣。硝酸鹽污染物被從水中去除，同時產(chǎn)生氨氣，無需進(jìn)一步凈化。這個過程很有效，而且在工業(yè)廢水的常見硝酸鹽濃度，即2000ppm（1ppm為百萬分之一）下就能產(chǎn)生凈化水和氨氣，而無需額外的支持電解質(zhì)。

研究團(tuán)隊(duì)總結(jié)說，這種裝置能實(shí)現(xiàn)更為環(huán)境友好的氨生產(chǎn)方式，同時有助于廢水處理。但他們還提到，這些成果基于實(shí)驗(yàn)室設(shè)置，未來的研究需要評估這種裝置在實(shí)際應(yīng)用中的適用性。（科技日報）