Efficient removal of bromate from contaminated water using electrochemical membrane filtration with metal heteroatom interface

溴酸盐 化学 电化学 循环伏安法 电子转移 无机化学 化学工程 电极 光化学 生物化学 物理化学 溴化物 工程类
作者
Yang Li,Lehui Ren,Tianlin Wang,Zhichao Wu,Zhiwei Wang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:446: 130688-130688 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2022.130688
摘要

Efficient utilization of atomic hydrogen (H*) is of great importance for achieving efficient bromate reduction using electrochemical technologies. Herein, an electrochemical membrane with metal heteroatom interface of Ru and Ni was developed to enhance the utilization efficiency of H* via the membrane filtration process. The RuNi membrane demonstrated 91.3% of bromate removal at 5 mA cm-2 under the flow-through operation (40 L m-2 h-1). Cyclic voltammetry (CV) curves and electron spin resonance (ESR) spectra elucidated that the bromate reduction was mainly attributed to H* -mediated reduction rather than the direct electron transfer between bromate and RuNi active layer. The quenching experiments revealed a significant contribution of adsorbed H* to the bromate removal during the membrane filtration. Based on X-ray photoelectron spectrometry and X-ray diffraction analyses, we found that the resultant Ru0Ni0 structure on the electrochemical membrane could facilitate the generation of H* during the bromate reduction reaction. Besides, the higher pH might suppress the formation of H* and increase the energy barrier for breaking the Br-O bond, resulting in dramatic increase of energy consumption for removing bromate. Our work highlights the potential of utilizing H* in electrochemical membrane for removing bromate in water treatment and remediation.
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