硫化氢（H₂S）是一种存在于天然气和原油中的有害气体，会对人类健康、设备和环境造成危害。目前主要通过克劳斯工艺处理H₂S，但该工艺需高温条件，碳排放量大且无法完全转化H₂S。现有的电化学方法虽可持续，但只能将H₂S转化为价值较低的硫，后续氧化还需额外步骤。本文要点本文开发了一种在温和条件下将H₂S直接转化为高附加值硫酸盐（如K₂SO₄）的电化学方法，以实现H₂S的深度氧化和增值利用。

1.化学氧化实验验证：首先通过化学氧化实验（Chem-SOR）验证了使用商业H₂O₂溶液可以将H₂S深度氧化为硫酸根离子（SO₄²⁻），并发现高浓度H₂O₂对深度氧化至关重要。实验表明，当H₂O₂浓度增加到1 wt%时，H₂S的转化率达到近100%，且主要产物为SO₄²⁻。

图：使用H₂O₂氧化H₂S的概念验证。a H₂S以不同形式（H₂S、HS⁻或S²⁻）在标准氢电极（SHE）尺度上生成SO₄²⁻和S的Pourbaix图。虚线分别表示H₂O₂还原为H₂O和O₂还原为H₂O的反应，表明H₂O₂具有深度氧化H₂S的热力学能力，且其氧化能力比O₂更强。b 左侧：H₂S的捕获转化率；右侧：不同氧化产物的产率；c 在不同H₂O₂浓度（0、0.05、0.1、0.5和1质量分数%）的0.1 M KOH溶液中，以20 ml/min的流量通入5% H₂S/Ar气体，持续2小时的SO₄²⁻选择性。误差条表示三次独立测量的标准偏差。d、e、f 在0.1 M KOH溶液中，H₂O₂浓度分别为0.08质量分数%（d）、0.4质量分数%（e）和1质量分数%（f）时，S²⁻、S₂O₃²⁻、SO₃²⁻和SO₄²⁻含量随时间的变化。NaHS和H₂O₂的用量分别固定为1 mmol和5 mmol。g 在碱性条件下，H₂O₂介导的H₂S逐步氧化反应的反应路径。（图片来源：Nat. Commun.）

2.H-cell中的电化学氧化：在H-cell中，使用氧化碳纳米管（OCNT）作为阴极催化剂，通过电化学方法（EChem-SOR）实现了H₂S的氧化。实验发现，施加电位可以提高H₂S的转化率和硫酸盐的选择性，但H-cell中的H₂O₂浓度较低，限制了深度氧化效率。

3.流动反应器中的电化学氧化：为了提高H₂O₂浓度和电流效率，设计了一个4平方厘米的流动反应器，通过优化反应器结构和操作条件，实现了超过90%的H₂S转化率和90%的K₂SO₄选择性。进一步将反应器放大到100平方厘米，实现了从100,000 ppm H₂S到低于15 ppm的高效去除，K₂SO₄选择性超过70%，并在100小时内稳定运行。

4.可持续性和经济性评估：通过生命周期评估（LCA）和经济性分析（TEA），证明了EChem-SOR策略在H₂S处理和K₂SO₄生产方面的可持续性优势和经济可行性。与工业方法相比，EChem-SOR在减少全球变暖潜能（GWP）方面具有潜力，并且在优化条件下可以实现盈利。

5.扩展应用：将EChem-SOR系统扩展到生产硫酸溶液（H₂SO₄），通过在流动反应器中引入固体电解质，实现了1.4 wt%H₂SO₄溶液的稳定生产，进一步扩展了该技术的应用范围。

测量硫化氢的仪器有很多，但是丹麦Unisense硫化氢电极算得上其中的佼佼者，其广泛应用于环境微生物学、沉积物研究、废水处理等领域。以下是一些包含该电极应用的关键论文，涵盖了不同年份和期刊。

1.标题:Microscale distribution of populations and activities of Nitrosospira and Nitrospira spp.along a macroscale gradient in a nitrifying bioreactor:quantification by in situ hybridization and the use of microsensors

年份:1999

期刊:Applied and Environmental Microbiology

应用领域:废水处理、硝化过程微生物生态学

摘要（含电极）:本研究结合使用Unisense微电极（包括O₂和H₂S电极）和分子生物学技术，揭示了硝化生物反应器中氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌在微米尺度上的空间分布与代谢活动关系。微电极测量提供了原位、高分辨率的化学梯度数据，证实了种群分离是由于底物（O₂,NH₄⁺）和产物（NO₂⁻,H₂S抑制）的微环境梯度造成的。

2.标题:In Situ Analysis of Nitrite Reduction in a Wastewater Treatment Plant Using Unisense Microsensors

年份:2003

期刊:Water Research

应用领域:废水处理、反硝化过程

摘要（含电极）:研究人员使用Unisense的N₂O、NO₂⁻和H₂S微电极对全规模污水处理厂的活性污泥絮体进行了原位测量。结果表明，反硝化过程在絮体内部存在显著的空间异质性，并且硫化物（H₂S）的存在对反硝化途径有重要影响。该研究展示了微传感器在复杂真实环境中进行过程诊断的强大能力。

3.标题:Stratification of Microbial Communities and Metabolic Functions in a Pilot-Scale Anaerobic Baffled Reactor

年份:2015

期刊:PLOS ONE

应用领域:厌氧消化、反应器微生物群落分析

摘要（含电极）:本研究通过宏基因组学和高分辨率Unisense微电极（pH、H₂、CH₄和H₂S电极）剖面测量相结合，揭示了厌氧折流板反应器（ABR）不同隔室中微生物群落和功能的分层现象。H₂S微电极的直接测量帮助确定了硫酸盐还原活动的主要区域，并将这些化学热点与特定的微生物种群联系起来。

4.标题:Sulfide Oxidation in a Membrane Aerated Biofilm:A Stoichiometric Model and Experimental Validation

年份:2016

期刊:Biochemical Engineering Journal

应用领域:硫化物氧化、膜曝气生物膜反应器

摘要（含电极）:该研究开发了一个预测膜曝气生物膜中硫化物氧化过程的模型，并利用Unisense微电极（O₂和H₂S电极）进行实验验证。通过测量生物膜内的溶解氧和硫化物的微梯度，研究成功量化了硫化物氧化速率，并证明了模型能够准确描述反应器性能。

5.标题:High-resolution,in situ measurement of H₂S,O₂,and pH in the gut of the medicinal leech,Hirudo verbana

年份:2020

期刊:Journal of Experimental Biology

应用领域:动物生理学、肠道微生物组

摘要（含电极）:这篇论文首次使用Unisense的H₂S、O₂和pH微电极对活体水蛭的肠道化学环境进行了原位、高分辨率测量。研究发现肠道内存在动态的H₂S梯度，其浓度足以影响宿主和微生物的生理活动。该方法为研究其他动物模型体内难以触及的微小区域的化学微环境提供了强大工具。

检索建议：

要获取更全面的文献列表，最有效的方法是直接访问Unisense A/S官方网站，在其“References”或“Application Notes”板块中，可以找到按传感器类型分类的、几乎涵盖所有已发表应用的论文库。此外，在Google Scholar中搜索“Unisense H2S microsensor”也能找到大量最新研究。