太阳能原电池系统（Mg/Cu）处理雨水：紫外线辐射对硝酸盐/氨氮去除的影响及计算流体动力学模拟

为解决城市化进程中雨水含氮污染物引发的健康风险，研究人员开发了铜镁电极（1:1）太阳能原电池系统，通过表面响应法优化获得最佳处理条件（流速4.7 mL·min?1、电解质0.011 M）。167.72 kJ·L?1太阳辐射触发硝酸盐光催化降解，HO·自由基氧化实现氨氮去除，BMG两阶段模型拟合良好。CFD模拟显示343.15 K和3.17 mL·min?1流速下硝酸盐去除率达81.49%，6 mL·min?1时氨氮去除率55%，残留量均达安全标准。

　　

城市化与工业化导致雨水中氮污染物激增，直接饮用存在健康隐患。这项研究构建了镁铜电极（1:1）太阳能原电池系统（Solar Galvanic System），通过表面响应法（Response Surface Methodology）确定最优运行参数：支持电解质浓度0.011 M、流速4.7 mL·min^?1。当太阳辐射量达167.72 kJ·L^?1时，系统展现双重净化机制——紫外线驱动硝酸盐光催化降解，同时电极反应产生的活性氧自由基（如HO·）高效氧化氨氮。

降解动力学符合Behnajady-Modirshahla-Ghanbery（BMG）两阶段模型。计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）模拟揭示：在343.15 K温度、3.17 mL·min^?1流速条件下，硝酸盐去除率高达81.49%；而流速提升至6 mL·min^?1时，氨氮去除效率达55%。最终出水指标均满足饮用水安全标准，为绿色低成本水处理技术提供了新思路。