Com o rápido desenvolvimento da industrialização, a poluição da água está se tornando cada vez mais grave. O método tradicional de tratamento de água não consegue remover eficazmente os poluentes orgânicos, pelo que a tecnologia avançada de oxidação tornou-se uma solução possível.



Como potencial oxidante químico, o permanganato (KMnO₄ ) tem sido amplamente estudado para descontaminação de água devido à sua alta eficiência, custo-benefício e alta estabilidade. No entanto, a fraca estabilidade e o potencial de oxidação limitado (1,68V) do KMnO₄ restringir suas aplicações.

Para superar esses problemas, os pesquisadores tentaram várias abordagens inovadoras para aumentar a reatividade do KMnO₄ . Infelizmente, devido à adição de produtos químicos tóxicos e caros e à ocorrência de poluição secundária, estas rotas impedem fortemente o progresso científico do KMnO₄ oxidação para aplicações práticas. Nos últimos anos, materiais de carbono isentos de metal, especialmente nanotubos de carbono (CNT), surgiram como um aditivo atraente para o KMnO₄ oxidação devido ao seu respeito ao meio ambiente.

O CNT é um excelente mediador de transferência de elétrons e foi comprovado como uma 'ponte' para facilitar a entrega de elétrons de moléculas orgânicas (doadores de elétrons) para persulfato (aceitadores de elétrons). Isso pode levar à decomposição oxidativa de contaminantes orgânicos (OCs), em vez da conversão de KMnO₄ para espécies reativas de manganês.

A fim de superar a limitação da transferência de massa, pesquisadores da Universidade Donghua e do Instituto de Tecnologia Harbin projetaram e estabeleceram um fluxo de KMnO₄ /Sistema CNT.

Este estudo intitulado "Insights sobre os mecanismos de transferência de elétrons da ativação do permanganato pela membrana de nanotubos de carbono para maior degradação de micropoluentes" foi publicado on-line em Frontiers of Environmental Science &Engineering .

Neste estudo, a equipe de pesquisa projetou uma membrana CNT catalítica para KMnO₄ ativação para maior degradação de micropoluentes. O efeito de tratamento do sistema foi otimizado selecionando parâmetros operacionais apropriados.

A análise dos dados experimentais e cálculos teóricos revelaram o mecanismo de reação e compararam a eficiência de utilização do permanganato em diferentes sistemas. Além disso, utilizando métodos analíticos avançados, foram reveladas as vias de degradação das substâncias alvo e avaliada a toxicidade dos intermediários.

Seus resultados revelaram que o fluxo de KMnO₄ O sistema /CNT superou o reator descontínuo convencional. Sob condições ideais, uma remoção> 70% (equivalente a um fluxo de oxidação de 2,43 mmol/[h·m ² ]) de solução de sulfametoxazol (SMX) 80 μmol/L pode ser obtida no modo de passagem única.

A análise experimental e os estudos de DFT verificaram que o CNT poderia mediar a transferência direta de elétrons de moléculas orgânicas para KMnO₄ , resultando em uma alta eficiência de utilização de KMnO₄ .

Além disso, o KMnO₄ O sistema /CNT teve excelente capacidade de reutilização e o CNT conseguiu manter uma reatividade duradoura, o que serviu como uma estratégia verde para a remediação de micropoluentes de forma sustentável. Este estudo não apenas demonstrou a aplicação potencial do CNT como meio eletrônico em processos de oxidação avançados. Além disso, o design do sistema era robusto e eficiente e proporcionou uma nova solução para a remediação do ambiente verde.

Mais informações: Xufang Wang et al, Insights sobre os mecanismos de transferência de elétrons da ativação do permanganato pela membrana de nanotubos de carbono para maior degradação de micropoluentes, Frontiers of Environmental Science &Engineering (2023). DOI:10.1007/s11783-023-1706-0
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