科技日報訊 (記者張夢然)新一期《自然·催化》發(fā)表的一篇論文,科學家報告了一種電化學方法,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)量最大的化學品之一,其作為化肥等物質(zhì)的全球年需求量達到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,然后再進行分離以獲取氨產(chǎn)品。美國萊斯大學團隊設計了一種三腔的電化學裝置,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)。
研究團隊總結(jié)說,這種裝置能實現(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,這些成果基于實驗室設置,未來的研究需要評估這種裝置在實際應用中的適用性。