![]()
【做计算 找华算】理论计算助攻顶刊，50000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！
废水中的重金属与天然有机物质和乙二胺四乙酸(EDTA)等共存的有机配体发生反应会形成高毒性、致癌性和稳定的重金属-有机复合物。因此，有必要开发有效的废水处理技术来打破这些复合物中的金属-有机键，同时回收宝贵的金属资源。从重金属-有机配合物中释放重金属离子以进行后续还原和回收的关键步骤涉及破坏重金属-有机配位键。现有技术，包括高级氧化、光氧化、电氧化、放电等离子体氧化和电还原，通常依赖于有效的氧化剂或大量的能量输入来破坏这些复杂的结构，并且通常需要一个单独的处理过程来回收重金属，这无疑增加了操作成本以及操作复杂性。因此，在不破坏有机配体的情况下创建一种有效的重金属回收方法是解决这些局限性的关键。近日，同济大学王志伟课题组提出了一个配位介质基电还原(CMBER)的策略，一步回收重金属污染废水中的重金属与有机复合物。在CMBER中，与传统配体相比，酰胺肟具有优越的配位能力，通过酰胺肟化反应将其固定在同时起过滤装置作用的流动电极上。这种独特的结构自发地从配合物中捕获-N-OH和-NH2基团上的重金属离子，而不需要外部能量输入(含有Cu(II)的酰胺肟介质的ΔG：-6.59 eV)，然后直接原位电还原用于金属回收。将捕获的Cu(II)还原为Cu(0)可以再生酰胺肟活性位点，从而使Cu(II)能够被连续捕获。同时，利用这种方法，消除了打破重金属-有机配合物所需要的氧化剂。性能测试结果显示，在电压为3 V和水流量为250 L m-2 h-1的条件下，CMBER系统的Cu(II)回收率达到97.6%，能效达到340.1 g kWh-1，明显优于传统的贵金属回收技术。同时，CMBER还可以从Ni(II)-EDTA中回收Ni(II)，以及从Pb(II)-EDTA中回收Pb(II)，回收率可达95.0%。此外，将CMBER与芯片制造过程产生的含Cu(II)废水耦合，废水中的Cu(II)浓度在一小时内降至17.6 μg L-1 (进水浓度为7.05 mg L-1)，证实了采用强配位介质电还原法处理含重金属-有机络合物废水的实际可行性。Strongly coordinating mediator enables single-step resource recovery from heavy metal-organic complexes in wastewater. Nature Communications, 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-55174-1王志伟，同济大学环境科学与工程学院院长，教授、博士生导师，国家杰出青年基金获得者。主要从事污水处理与资源化研究工作，近年来主持了国家重点研发项目、国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点项目等，深入开展了膜法污水处理与资源化理论探索、技术创新与工程应用，构建了膜法污水处理与资源化能源化的方法、材料、反应器及工艺技术。所研发技术在多座污水处理工程中获得成功应用，在Sci. Adv.、Environmental Science & Technology、Water Research等期刊发表论文，入选Elsevier环境科学领域中国高被引学者榜单，以第一完成人获教育部科技进步一等奖。获授权国家/国际发明专利40余件。担任国际水协(IWA)中国青年委员会主席(至2020年)、中国环境科学学会青年科学家分会副主任、中国环境科学学会常务理事等学术兼职。兼任CCL期刊副主编，Desalination、Environ Res、JECE等SCI期刊编委和中文期刊《给水排水》、《环境工程》、《土木与环境工程学报》等编委。🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。👏👏👏
