Con el rápido desarrollo de la industrialización, la contaminación del agua es cada vez más grave. El método tradicional de tratamiento del agua no puede eliminar eficazmente los contaminantes orgánicos, por lo que la tecnología de oxidación avanzada se ha convertido en una posible solución.
Como oxidante químico potencial, el permanganato (KMnO4 ) ha sido ampliamente estudiado para la descontaminación del agua debido a su alta eficiencia, rentabilidad y alta estabilidad. Sin embargo, la escasa estabilidad y el potencial de oxidación limitado (1,68 V) del KMnO4 restringir sus aplicaciones.
Para superar estos problemas, los investigadores han probado varios enfoques innovadores para aumentar la reactividad del KMnO4 . Desafortunadamente, debido a la adición de productos químicos tóxicos y costosos y a la aparición de contaminación secundaria, estas rutas impiden en gran medida el progreso científico del KMnO4 oxidación hacia aplicaciones prácticas. En los últimos años, los materiales de carbono libres de metales, especialmente los nanotubos de carbono (CNT), se han convertido en un aditivo atractivo para el KMnO4. oxidación debido a su respeto al medio ambiente.
CNT es un excelente mediador de transferencia de electrones y se ha demostrado que actúa como un "puente" para facilitar la entrega de electrones desde moléculas orgánicas (donantes de electrones) al persulfato (aceptores de electrones). Esto puede conducir a la descomposición oxidativa de contaminantes orgánicos (OC), en lugar de convertirse de KMnO4 a especies reactivas de manganeso.
Para superar la limitación de la transferencia de masa, investigadores de la Universidad de Donghua y el Instituto de Tecnología de Harbin diseñaron y establecieron un flujo continuo KMnO4 /Sistema CNT.
Este estudio titulado "Información sobre los mecanismos de transferencia de electrones de la activación del permanganato mediante una membrana de nanotubos de carbono para una degradación mejorada de los microcontaminantes" se publicó en línea en Frontiers of Environmental Science &Engineering .
En este estudio, el equipo de investigación diseñó una membrana CNT catalítica para KMnO4 activación hacia una mayor degradación de los microcontaminantes. El efecto del tratamiento del sistema se optimizó seleccionando los parámetros operativos apropiados.
El análisis de los datos experimentales y los cálculos teóricos reveló el mecanismo de reacción y comparó la eficiencia de utilización del permanganato en diferentes sistemas. Además, utilizando métodos analíticos avanzados, se revelaron las vías de degradación de las sustancias objetivo y se evaluó la toxicidad de los intermedios.
Sus resultados revelaron que el flujo KMnO4 /CNT superó al reactor discontinuo convencional. En condiciones óptimas, una eliminación> 70% (equivalente a un flujo de oxidación de 2,43 mmol/[h·m 2 ]) de solución de sulfametoxazol (SMX) de 80 μmol/l se puede lograr en el modo de paso único.
El análisis experimental y los estudios DFT verificaron que CNT podría mediar la transferencia directa de electrones desde moléculas orgánicas a KMnO4 , lo que resulta en una alta eficiencia de utilización de KMnO4 .
Además, el KMnO4 /El sistema CNT tenía una reutilización excepcional y el CNT podía mantener una reactividad duradera, lo que sirvió como una estrategia ecológica para la remediación de microcontaminantes de manera sostenible. Este estudio no sólo demostró la posible aplicación de CNT como medio electrónico en procesos de oxidación avanzados. Además, el diseño del sistema fue robusto y eficiente, y proporcionó una nueva solución para la remediación del entorno ecológico.
Más información: Xufang Wang et al, Información sobre los mecanismos de transferencia de electrones de la activación del permanganato mediante una membrana de nanotubos de carbono para mejorar la degradación de los microcontaminantes, Frontiers of Environmental Science &Engineering (2023). DOI:10.1007/s11783-023-1706-0
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