一個人的廢水是另一個人的財富。斯坦福大學的一項新研究為在污水中開采有價值的材料鋪平了道路，這些材料用于化肥和電池，有朝一日可以為智能手機和飛機提供動力。該分析最近發表在ACS ES&T Engineering上，揭示了如何優化電氣過程以轉化硫污染，并有助于實現負擔得起的、可再生能源驅動的廢水處理，從而產生可飲用的水中國建材網cnprofit.com。

“我們一直在尋找關閉化學制造過程循環的方法，”該研究的資深作者、斯坦福大學化學工程助理教授 Will Tarpeh 說?！傲蚴且粋€關鍵的元素循環，在將硫污染物有效轉化為肥料和電池組件等產品方面仍有改進的空間?！?/p>

更好的解決方案

隨著淡水供應的減少，特別是在干旱地區，人們更加關注開發將廢水轉化為飲用水的技術。使用厭氧或無氧環境過濾廢水的膜工藝特別有前景，因為它們需要的能量相對較少。然而，這些過程會產生硫化物，這是一種有毒、腐蝕性和惡臭的化合物。解決該問題的策略，例如化學氧化或使用某些化學物質將硫轉化為可分離的固體，會產生副產品并引發化學反應，腐蝕管道，使水更難消毒。

處理厭氧過濾的硫化物輸出的一個誘人的解決方案是將硫化物轉化為用于肥料和鋰硫電池正極材料的化學物質，但這樣做的機制仍不清楚。因此，Tarpeh 和他的同事著手闡明一種不會產生化學副產品的經濟有效的方法。

研究人員專注于電化學硫氧化，這需要低能量輸入并能夠對最終硫產品進行微調控制。（雖然一些產品，如元素硫，可以沉積在電極上并減緩化學反應，但其他產品，如硫酸鹽，可以很容易地捕獲和重復使用。）如果它有效運作，該過程可以由可再生能源提供動力并適用于處理從單個建筑物或整個城市收集的廢水。

利用掃描電化學顯微鏡（一種在反應器運行時促進電極表面的微觀快照的技術）的新穎用途，研究人員量化了電化學硫氧化每個步驟的速率以及形成的產物的類型和數量。他們確定了硫回收的主要化學障礙，包括電極結垢以及最難轉化的中間體。他們發現，除其他外，不同的操作參數，例如反應器電壓，可以促進從廢水中回收低能硫。

這些見解和其他見解闡明了能源效率、硫化物去除、硫酸鹽生產和時間之間的權衡。與他們一起，研究人員概述了一個框架，為未來電化學硫化物氧化過程的設計提供信息，以平衡能量輸入、污染物去除和資源回收。展望未來，硫回收技術還可以與其他技術相結合，例如從廢水中回收氮以生產硫酸銨肥料。Codiga 資源回收中心是斯坦福大學校園內的一個試點處理廠，它可能會在加速這些方法的未來設計和實施方面發揮重要作用。

“希望這項研究將有助于加速采用減輕污染、回收寶貴資源并同時創造飲用水的技術，”該研究的主要作者、斯坦福大學土木與環境工程博士生邵曉涵說。