當從水中去除濃度非常低的污染物時，現有的分離方法往往是能源和化學密集型的。現在，在麻省理工學院開發的一種新方法可以提供一種選擇性的替代方法，來去除極低含量的化合物。
新的方法發表在“Energy and Environmental Science”科學雜志上，該研究由麻省理工學院Xiao Su博士后，T. Alan Hatton化學工程小組Ralph Landau教授。該團隊的成員還包括麻省理工學院的Tim Cie Tan，Johnny Elbert和化學教授Robert R. Taylor。以及達姆施塔特技術大學的Christian Ruttiger和Markus Gallei。
該系統采用一種新的方法，依靠電化學過程來選擇性地去除有機污染物，如農藥、化學廢物和藥物，甚至可以去除濃度很低的污染物。該方法還解決了常規電化學分離方法的關鍵限制，例如由于競爭性表面反應而可能發生的酸度波動和性能損失。
研究人員開發了一種去除水中微量化合物的新方法。新方法依賴于電化學過程來選擇性地去除有機污染物。圖片由來源MIT
目前處理這種微量污染物的方法包括膜過濾、電滲析和電容去離子。膜過濾費用昂貴，并且在低濃度下有效性有限。電滲析和電容去離子法需要高電壓，而高電壓往往會產生不良反應，而且過程會受到過量鹽的影響。
在新系統中，水在化學處理后的“功能化”正極和負極之間流動。這些電極表面涂覆有所謂的法拉第材料，可經過反應帶上正電荷或負電荷。
該團隊對布洛芬和各種農藥的去除效果研究證明，這些活性基團可以與特定類型的污染物分子強烈結合。研究人員發現，即使在百萬分之一的濃度下，這一過程也能有效地去除這些分子。
以往的研究通常集中在導電電極或一個功能化電極上，但是這些往往會需要產生污染化合物的高電壓。通過在正負極使用適當的功能化電極，以非對稱構型，研究人員幾乎完全消除了這些副反應。此外，該團隊對除草劑百草枯和奎寧氯化物的去除效果研究證明，這種不對稱系統允許同時選擇性地去除正、負有毒離子。
這樣的選擇性系統也適用于化工廠或化藥廠的高價值化合物的回收。Su說：“該系統可用于環境修復，有毒有機化學清除和化工廠附加值產品回收。因為這些過程都需要將少量離子從復雜的多離子系統中分離出來。”
該系統理論上具有很高的選擇性，但在實踐中，可能會被設計成多個階段，根據具體情況，順序地處理各種化合物。Su建議說：“對于發展中國家的偏遠地區的水凈化系統，常常存在農藥、染料和其它化學品的污染問題。高效的電驅動系統可以在農村地區以太陽能電池板等為動力運行?！?/p>
與需要高壓的膜系統，以及高電壓下工作的電化學系統不同，新系統在較低的電壓和壓力下工作。Hatton指出，傳統的離子交換系統釋放的化合物和再生吸附劑需要添加化學物質，但我們的系統您可以只需要按一下開關，通過切換電極的極性，就達到相同的結果。
研究團隊已經獲得了水處理技術方面一系列的榮譽，包括麻省理工學院Abdul Latif Jameel世界水和糧食安全實驗室（J-WAFS）和馬薩諸塞清潔能源催化劑競賽的資助。他們是去年獲得了麻省理工學院水創新獎的最佳獎。新工藝已經申請了專利。同時，他們正在努力擴大實驗室中的原型設備，并提高化學穩定性。(來源于賢集網)