美国研究人员设计了一种方法，可以从被硝酸盐污染的水中产生氨它将硝酸盐还原反应与唐纳透析相结合，展示了如何将一种麻烦的污染物转化为一种有价值的产品。
当肥料的副产品被冲进含水层和水道时，硝酸盐经常进入供水系统。这可能会加剧藻类的生长，导致藻类大量繁殖，其中一些形式——例如蓝绿藻——对人类和动物的健康有害。
斯坦福大学(Stanford University)的迪安?米勒(Dean Miller)说，世界上排放了如此多的废水，但这些废水中有如此多的价值可以回收。这一概念促使越来越多的研究人员开发从废水中回收特定产品(如硝酸盐)的电化学方法。
从废水中回收硝酸盐的价值是双重的。首先，它能去除水中的污染物。其次，通过将硝酸盐转化为氨，这种有价值的化学物质的供应比传统的Haber-Bosch工艺更环保。
然而，从废水中回收硝酸盐是很复杂的，因为真正的废水含有很多不同的污染物。此外，通常用于测试硝酸还原反应电催化剂的合成溶液中含有的硝酸浓度比现实生活中发现的要高——并不是所有的电催化剂对更稀的样品都有同样的效果。
Miller和他的同事们设计了一种电催化系统，可以从废水中产生氨，这种系统可以处理真实废水中的杂质和低硝酸盐浓度。它使用已知的硝酸盐还原催化剂Co(DIM) -其中DIM是2,3-二甲基-1,4,8,11-四氮杂环十四十四-1,3-二烯-与Donnan膜透析一起使用，这是一种低能耗的提取方法，可以从废水中去除污染物。结果是一个单一的低能量单元——他们称之为“盒内电催化剂”——它执行三个过程:提取硝酸盐，将硝酸盐转化为氨，然后将氨回收为硫酸铵。
米勒解释说:“因为很多排放氮的废水首先来自农业，我们正在创造一种循环环境，我们可以将营养物质回收到最初排放污染物的地方。”
研究人员设计了一个结合了Donnan透析、硝酸盐还原反应和氨剥离的系统
该团队设计了一种使用均相分子催化剂处理废水的方法，避免了将催化剂引入废水中。美国堪萨斯大学将废物转化为有价值的化学品的专家伊丽莎白·科森评论说:“通过首先使用多南膜透析从废水中分离硝酸盐，他们已经克服了将有毒物质引入环境的潜在问题。”“这使他们能够设计分子催化剂和电解质条件，优化氨的生产，而不担心水污染。””
Corson补充说:“盒装电催化剂的概念为所有类型的电化学废水处理和资源回收开辟了均质分子催化剂的应用。”事实上，米勒说，这种方法可以用于选择性地提取任何离子成分，例如去除硫酸盐并将其作为硫酸回收。
随着专利申请的进行，未来对盒中电催化剂的研究将包括将其转换为连续运行模式，优化其可扩展性以及研究长期运行的任何潜在故障机制。
