水体中的持久性有机污染物已成为生态环境和人类健康的潜在威胁，传统水处理技术却面临规模化难、易产生二次污染等现实问题。近日，安徽师范大学教授熊宇杰团队联合中国科学技术大学俞汉青院士团队，研发出一种无二次污染、可扩展的流通式电化学水处理器件，成功破解了这一行业难题。相关研究成果发表于《自然—可持续性》，这也是该校首次在该期刊发表研究成果。

当前，药物、个人护理品以及内分泌干扰物等持久性有机污染物广泛存在于自然水环境中，即便痕量浓度也会带来高风险，而传统电化学高级氧化技术，因需添加支持电解质、仅利用半电池反应、有效反应面积小等问题，难以实现实际工程应用。

针对这一痛点，研究团队创新构建了膜电极组件水处理系统，首次将气体扩散电极与电化学活性膜电极相结合，实现了阴极氧还原反应和阳极氧化反应的耦合增效。该系统依托阴离子交换膜的电荷传导功能，无需外加支持电解质，还能有效阻止逆反应；阴极产生的活性氧阴离子可穿过膜层抵达阳极，与阳极活性氧物种协同作用，大幅提升污染物降解效率并降低能耗，从源头避免了外加电解质产生的二次污染。

在核心电极材料设计上，团队实现了低成本与高性能的兼顾：阴极采用氧化炭黑基气体扩散电极，阳极选用氧化物三维多孔电化学活性膜电极。性能测试显示，该器件在2伏低电压下，对16种典型持久性有机污染物的去除率超92%；可适应pH值1至11的宽酸碱范围，用空气替代纯氧性能也无衰减，能深度去除500纳克/升的超痕量污染物，连续稳定运行时长突破5000小时。

更值得关注的是，该器件具备较大的工程应用潜力。团队研制的100平方厘米大尺寸反应器件，在医院废水处理中对三氯生和戊二醛的去除率分别超90%和80%，并可稳定运行150小时以上。该器件还可与太阳能结合，实现户外无泵驱动水处理。生命周期技术经济分析表明，该工艺每吨水处理运营成本仅2.32美元，且单位成本有望进一步降低。业内专家表示，该研究在分布式水处理、偏远地区供水、环境修复等领域具有广阔应用前景。

该论文第一作者为安徽师范大学副教授崔晓峰、教授段文松及中国科学院上海高等研究院彭词。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41893-026-01799-7