络合镍废水(如化学镀镍废水)处理困难,因为EDTA等络合剂与Ni²⁺形成了极其稳定的五元环。传统破络方法如芬顿法,产泥量大。本研究利用亚氧化钛(Ti₄O₇)这种具有极高电导率、强化学惰性和高析氧过电位的Magnéli相材料,制备成多孔膜电极。在流通式模式下,废水被强制垂直穿透Ti₄O₇膜阳极的微孔。在膜孔内部,水流处于高度湍流状态,污染物与膜壁面距离极短。施加阳极电位后,Ti₄O₇膜表面连续产生大量•OH。当EDTA-Ni络合物随水流高速穿过膜孔时,在极短停留时间(<10秒)内,被高浓度的•OH高效攻击,EDTA被瞬间氧化断链,释放出Ni²⁺。同时,在阴极(不锈钢网或泡沫镍)上,释放的Ni²⁺被还原并以金属镍单质的形式沉积回收。该系统在一个设备内,同步实现了络合镍的“破络-镍回收-水净化”全过程,无需化学药剂,不产生含镍污泥,是一种极具颠覆性的电化学废水处理新范式。
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