镍铁双金属原子催化剂通过微纳尺度空间限域流动系统实现抗生素废水的高效稳定电芬顿处理

本推荐介绍了一种基于镍铁双金属原子催化剂(NiFe-NCNTs-CP)的创新型电芬顿(electro-Fenton)系统。通过构建微米-纳米级流动限域空间，实现了•OH的高效生成(浓度达6092 μmol L?1 min?1)与利用，在236 L m?2 h?1通量下60秒内完全降解多种抗生素(pH=7)。该系统连续运行8天保持稳定，能耗仅7.35 kWh kg(COD)?1，为有机废水处理提供了工程化解决方案。

　　

Highlight
抗生素的广泛使用和排放带来了严重的环境问题。基于羟基自由基(•OH)的电芬顿(electro-Fenton)工艺是消除抗生素污染物的有效技术，但其工程应用受限于•OH生成效率低、传质限制和•OH在水中的短寿命(<10 μs)。本研究通过构建微纳尺度空间限域流动系统解决了这些瓶颈问题。

Conclusion
•OH的有限可用性（由传质限制和水中短寿命导致）阻碍了电芬顿技术的实际应用。本研究基于镍铁双金属原子催化剂(NiFe-CNTs-CP)构建了流动式微纳尺度空间限域电芬顿系统，通过3电子氧还原反应(ORR)实现•OH的高效生成。在236 L m^?2 h^?1的高通量下（相当于60秒停留时间），•OH积累浓度高达6092 μmol L^?1 min^?1。该系统对实际医疗废水的连续处理展现出卓越稳定性，8天内持续达到排放标准并消除废水抗菌活性，能耗仅7.35 kWh kg(COD)^?1。

Environmental implication
抗生素污染治理面临重大挑战。尽管电芬顿技术前景广阔，但•OH的低生成效率、传质限制和短寿命制约其工程应用。本研究开发的微纳尺度空间限域流动系统，通过将催化剂活性位点(NiN₄-FeN₄)锚定在松木碳化通道内生长的碳纳米管上，创造了独特的限域反应环境，为水中有机污染物处理提供了高效、可持续的工程化平台。