斯坦福大学
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一个人的废水是另一个人的财富
斯坦福大学的一项新研究为从污水中开采有价值的材料铺平了道路，这些材料可用于肥料和电池，有朝一日可为智能手机和飞机提供动力
这项分析最近发表在ACS ES&T工程杂志上，揭示了如何优化转化硫污染的电气过程，并有助于实现负担得起的、可再生能源驱动的废水处理，从而创造饮用水
“我们一直在寻找化学制造过程闭环的方法，”这项研究的资深作者、斯坦福大学化学工程助理教授威尔·塔佩说
“硫是一个关键的元素循环，在有效地将硫污染物转化为肥料和电池组件等产品方面还有改进的空间
" 更好的解决方案 随着淡水供应的减少，特别是在干旱地区，人们越来越关注开发将废水转化为饮用水的技术
使用厌氧或无氧环境过滤废水的膜过程特别有前途，因为它们需要相对少的能量
然而，这些过程会产生硫化物，一种有毒、有腐蚀性和恶臭的化合物
处理这一问题的策略，如化学氧化或使用某些化学物质将硫转化为可分离的固体，会产生副产品并引发化学反应，从而腐蚀管道，使水更难消毒
处理厌氧过滤的硫化物输出的一个诱人的解决方案在于将硫化物转化为用于肥料和锂硫电池阴极材料的化学物质，但是这样做的机制仍然没有被很好地理解
因此，Tarpeh和他的同事们着手阐明一种不产生化学副产品的经济有效的方法
研究人员专注于电化学硫氧化，这需要低能量输入，并能够对最终硫产品进行微调控制
尽管一些产物，如元素硫，会沉积在电极上并减缓化学反应，但其他产物如硫酸盐可以很容易地被捕获并重新利用
如果有效的话，这一过程可以由可再生能源驱动，并适用于处理从单个建筑或整个城市收集的废水
研究人员利用扫描电化学显微镜(一种有助于在反应器运行时对电极表面进行微观快照的技术)对电化学硫氧化的每个步骤的速率以及形成的产物的类型和数量进行了量化
他们确定了硫回收的主要化学障碍，包括电极结垢和最难转化的中间产物
他们发现，改变操作参数，如反应器电压，可以促进从废水中回收低能量的硫
这些和其他见解阐明了能源效率、硫化物去除、硫酸盐生成和时间之间的权衡
通过他们，研究人员勾勒出一个框架，为未来电化学硫化物氧化过程的设计提供信息，平衡能量输入，污染物去除和资源回收
展望未来，硫回收技术还可以与其他技术相结合，例如从废水中回收氮来生产硫酸铵肥料
位于斯坦福大学校园内的中试规模处理厂Codiga资源回收中心将有可能在加速这些方法的未来设计和实施中发挥重要作用
“希望这项研究将有助于加速技术的采用，减少污染，回收宝贵的资源，同时创造饮用水，”该研究的主要作者邵小寒博士说
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斯坦福大学土木与环境工程专业的学生
Tarpeh还是土木和环境工程的助理教授(出于礼貌)，斯坦福森林环境研究所的中心研究员(出于礼貌)，斯坦福水、健康和发展项目的附属学者，以及斯坦福生物X的成员
补充作者悉尼·约翰逊在研究时是斯坦福大学化学工程专业的本科生
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