Name: 전기 및 Bioelectrochemically 유도 암모늄 복구 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-01-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 50 s
Description: 배우세요 질소가 풍부한 폐수에서 전기화학 및 바이오전기화학 시스템을 이용한 암모늄 회수 방법을. 이 기술은 영양소 재활용과 환경 오염 감소에 활용됩니다.

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이 작업은 겐트 대학의 SG를 위한 BOF 보조금의 지원을 받았습니다. AL은 Rutgers University NSF Fuels-IGERT의 지원을 받습니다. SA는 유럽연합 프레임워크 프로그램 7 프로젝트 "프로에탄올 2G"의 지원을 받습니다. SA와 KR은 겐트대학교 MRP(Multidisciplinary Research Partnership) - 지속 가능한 경제를 위한 생명공학(01 MRA 510W)의 지원을 받습니다. JD는 IOF Advanced 보조금(F2012/IOF-Advanced/094)으로 지원됩니다. KR은 ERC 스타터 그랜트 "Electrotalk"의 지원을 받습니다. 저자는 TOC 아트 피규어를 디자인한 Tim Lacoere, 스트립과 흡수 기둥을 구축한 Robin Declerck, 접종 소스를 제공한 Kun Guo에게 감사를 표합니다.

<ol><li>Verstraete, W., Van de Caveye, P., Diamantis, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maximum+use+of+resources+present+in+domestic+%22used+water%22%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technology%22%5BJournal%5D)">Maximum use of resources present in domestic "used water".</a> Bioresource Technology. 100 (23), 5537-5545 (2009).</li>
<li>Lei, X., Sugiura, N., Feng, C., Maekawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pretreatment+of+anaerobic+digestion+effluent+with+ammonia+stripping+and+biogas+purification%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Hazardous+Materials%22%5BJournal%5D)">Pretreatment of anaerobic digestion effluent with ammonia stripping and biogas purification.</a> Journal of Hazardous Materials. 145 (3), 391-397 (2007).</li>
<li>Siegrist, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nitrogen+removal+from+digester+supernatant-comparison+of+chemical+and+biological+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Nitrogen removal from digester supernatant-comparison of chemical and biological methods.</a> Water Science and Technology. 34 (1), 399-406 (1996).</li>
<li>Desloover, J., Abate Woldeyohannis, A., Verstraete, W., Boon, N., Rabaey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+Resource+Recovery+from+Digestate+to+Prevent+Ammonia+Toxicity+during+Anaerobic+Digestion%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Electrochemical Resource Recovery from Digestate to Prevent Ammonia Toxicity during Anaerobic Digestion.</a> Environmental Science & Technology. 46 (21), 12209-12216 (2012).</li>
<li>Kim, J. R., Zuo, Y., Regan, J. M., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+ammonia+loss+mechanisms+in+microbial+fuel+cells+treating+animal+wastewater%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnology+and+Bioengineering%22%5BJournal%5D)">Analysis of ammonia loss mechanisms in microbial fuel cells treating animal wastewater.</a> Biotechnology and Bioengineering. 99 (5), 1120-1127 (2008).</li>
<li>Emerson, K., Russo, R. C., Lund, R. E., Thurston, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aqueous+ammonia+equilibrium+calculations%3A+effect+of+pH+and+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Fisheries+Board+of+Canada%22%5BJournal%5D)">Aqueous ammonia equilibrium calculations: effect of pH and temperature.</a> Journal of the Fisheries Board of Canada. 32 (12), 2379-2383 (1975).</li>
<li>Kuntke, P., Sleutels, T. H. J. A., Saakes, M., Buisman, C. J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydrogen+production+and+ammonium+recovery+from+urine+by+a+Microbial+Electrolysis+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Hydrogen+Energy%22%5BJournal%5D)">Hydrogen production and ammonium recovery from urine by a Microbial Electrolysis Cell.</a> International Journal of Hydrogen Energy. 39 (10), 4771-4778 (2014).</li>
<li>Guo, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surfactant+treatment+of+carbon+felt+enhances+anodic+microbial+electrocatalysis+in+bioelectrochemical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemistry+Communications%22%5BJournal%5D)">Surfactant treatment of carbon felt enhances anodic microbial electrocatalysis in bioelectrochemical systems.</a> Electrochemistry Communications. 39, 1-4 (2014).</li>
<li>Guo, K., Chen, X., Freguia, S., Donose, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+modification+of+carbon+surface+with+neutral+red+from+its+diazonium+salts+for+bioelectrochemical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Spontaneous modification of carbon surface with neutral red from its diazonium salts for bioelectrochemical systems.</a> Biosensors and Bioelectronics. 47, 184-189 (2013).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Standard+Methods+For+The+Examination+Of+Water+And+Wastewater%22">Standard Methods For The Examination Of Water And Wastewater</a>. Rice, E. W., Greenberg, A. E., Clesceri, L. S., Eaton, A. D. , American Public Health Association. (1992).</li>
<li>Andersen, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrolytic+Membrane+Extraction+Enables+Production+of+Fine+Chemicals+from+Biorefinery+Sidestreams%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Electrolytic Membrane Extraction Enables Production of Fine Chemicals from Biorefinery Sidestreams.</a> Environmental Science & Technology. 48 (12), 7135-7142 (2014).</li>
<li>Harnisch, F., Rabaey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Diversity+of+Techniques+to+Study+Electrochemically+Active+Biofilms+Highlights+the+Need+for+Standardization%5BTitle%5D)+AND+%22Chemsuschem%22%5BJournal%5D)">The Diversity of Techniques to Study Electrochemically Active Biofilms Highlights the Need for Standardization.</a> Chemsuschem. 5 (6), 1027-1038 (2012).</li>
<li>Clauwaert, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Minimizing+losses+in+bio-electrochemical+systems%3A+the+road+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microbiology+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Minimizing losses in bio-electrochemical systems: the road to applications.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 79 (6), 901-913 (2008).</li>
<li>Atkins, P., De Paula, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAtkins%2C+P+%22Elements+of+Physical+Chemistry%22">Elements of Physical Chemistry</a>. , Oxford University Press. Oxford, UK. (2012).</li>
<li>Aelterman, P., Freguia, S., Keller, J., Verstraete, W., Rabaey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+anode+potential+regulates+bacterial+activity+in+microbial+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microbiology+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">The anode potential regulates bacterial activity in microbial fuel cells.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 78 (3), 409-418 (2008).</li>
<li>Kuntke, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ammonium+recovery+and+energy+production+from+urine+by+a+microbial+fuel+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Research%22%5BJournal%5D)">Ammonium recovery and energy production from urine by a microbial fuel cell.</a> Water Research. 46 (8), 2627-2636 (2012).</li>
<li>Liu, H., Cheng, S., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Power+Generation+in+Fed-Batch+Microbial+Fuel+Cells+as+a+Function+of+Ionic+Strength%5BTitle%5D)+AND+%22Temperature%2C+and+Reactor+Configuration.+Environmental+Science+%26+Technology%22%5BJournal%5D)">Power Generation in Fed-Batch Microbial Fuel Cells as a Function of Ionic Strength.</a> Temperature, and Reactor Configuration. Environmental Science & Technology. 39 (14), 5488-5493 (2005).</li>
<li>Gimkiewicz, C., Harnisch, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Waste+Water+Derived+Electroactive+Microbial+Biofilms%3A+Growth%2C+Maintenance%2C+and+Basic+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Waste Water Derived Electroactive Microbial Biofilms: Growth, Maintenance, and Basic Characterization.</a> JoVE. (82), e50800(2013).</li>
<li>Ping, Q., Cohen, B., Dosoretz, C., He, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+investigation+of+fouling+of+cation+and+anion+exchange+membranes+in+microbial+desalination+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Desalination%22%5BJournal%5D)">Long-term investigation of fouling of cation and anion exchange membranes in microbial desalination cells.</a> Desalination. 325, 48-55 (2013).</li>
<li>Guerin, T., Mondido, M., McClenn, B., Peasley, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Application+of+resazurin+for+estimating+abundance+of+contaminant-degrading+micro-organisms%5BTitle%5D)+AND+%22Letters+in+Applied+Microbiology%22%5BJournal%5D)">Application of resazurin for estimating abundance of contaminant-degrading micro-organisms.</a> Letters in Applied Microbiology. 32 (5), 340-345 (2001).</li>
</ol>

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이 원고는 bioelectrochemical 암모늄 복구를위한 전기 화학 셀을 설정하는 데 필요한 도구를 제공합니다. 결과 섹션에 제시된 계산은 시스템 성능의 평가를 위해 파라미터를 제공한다. 생물학적 및 전기 시스템 설치 및 기능에서 유사하다. 두 시스템 사이의 주요 차이점은 bioelectrochemical 셋업 고정 양극 전위 대 전기 화학 셀의 현재의 고정 된 선택이다. 비 생물 적 설정을위한 고정 전류는 전극 반응을 구동 할 필요가 있으며, 따라서 정상 상태 조건 선도, 벌크 프로세스 단계에서의 조절을 허용한다. 한편 bioelectrochemical 시스템의 경우, 대 -200 MV의 Ag / AgCl을 고정 양극의 전위는 전극 (15)으로 전자 전달을 가능하게하기 위해 선택되었다. 두 구획 전기 화학 전지로 구동 ELECTRICA 막 위에 암모늄의 추출을 허용L 전류. 각 시스템은 다른 통해 어떤 이점을 제공한다. 시스템에 발생할 수있는 문제 중 일부는 설명한다. <p class="jov...

폐수 이익의 중요성에서 가치있는 제품의 복구 귀중한 자원이 회복없이 부족과 치료가로는 비용을 나타냅니다. 폐수는 생산 루프 1을 닫으하는 데 도움이 될 수 있습니다 에너지 및 복구 할 수 있습니다 영양소, 영양 복구를 모두 포함되어 있습니다. 영양소의 회복이 덜 일반적인 상태에서 혐기성 소화를 통해 에너지의 복구, 잘 설립 과정이다. 뇨 및 배설물과 같은 액상 폐기물 스트림으로부터 영양소의 복구 널리 트루 바이트 및 암모니아 스트리핑 2,3- 직접 제조함으로써, 예를 들면, 연구되어왔다. 그러나, 화학적 첨가의 필요성은 이러한 프로세스 (4)의 단점이다. 여기서 우리는 칼륨 및 암모늄 모두 포함한 폐수로부터 양이온 영양소 복구하는 기술을 제시한다. 이러한 영양소의 양이온 형태는 전기 시스템에서 이온 선택성 막을 사용하여 복구 할 수 있습니다. 이 경우, electrochemic알 시스템 (산화가 일어나는) 양극 실의 구성 (환원이 일어나는)과 음극 실 구획을 분리하는 이온 선택성 막. 전압은 애노드로부터 캐소드로의 전류 흐름을 생성하기 위해 셀에인가된다. 이 전압을 물 산화 및 환원 반응을 구동하기 위해 외부 전원에 의해 생성 될 수있다. 선택적 양극 산화, 예를 들면, 유기물, 더 적은 전력을 필요로하는 전기 활성 박테리아에 의해 촉진 될 수있다. 충전 균형을 회로를 폐쇄하고 유지하기 위해, 충전 된 종은 생성 된 각 전자의 전극 사이에 마이그레이션해야합니다. 양이온 교환막 (CEM)에 걸쳐 음극 실에 양극 실에서 암모늄 따라서 트랜스 4,5 전자의 플럭스를 보상 할 수있다. 여기에 제시된 기술뿐만 아니라 폐기물에서 암모늄을 제거하지만 또한 복구 할 수 있습니다. 총 암모니아 성 질소 (TAN)은 모두 암몬의 평형에 존재IUM (NH + 4) 및 암모니아 (NH 3), 및 6의 pH 및 온도에 의존한다. NH 4 + 인해 따라서 음극 실에 걸쳐 CEM 전류에 의해 구동 될 수있는 높은 TAN 농도 및 양극 실의 pH가 중성이 양전하 종 근처 풍부하게된다. 전류는 수산화 이온 및 수소 가스의 생산에 이르는, 음극에서 물의 감소를 구동한다. TAN 평형으로 인해 음극 실 (&gt; 10.0)의 높은 pH로 거의 100 % NH 3으로 이동한다. NH 3는 쉽게 산성 용액에서 포획하고 농축 포집 탑에 스트리핑 부에서 공기 순환을 통해 전송 될 수있는 가스이다. 이 기술은 분뇨와 같은 N - 농후 스트림의 혐기성 소화 동안 암모늄 독성을 감소시키는 잠재력을 보유하고, 따라서, 이들 폐기물 스트림에서의 에너지 회수를 증가하면서 동시에복구 영양소 4. 암모늄의 전기 및 추출 bioelectrochemical 또한 뇨함으로써 WWTP 7에 영양소 제거 비용을 회피 같이 높은 TAN 함량 폐기물에 영양소 회수 기술로서 적용 할 수있다. 우리가 사용하는 모듈 형 반응기로 여기에 제시된 프로토콜은, 다양한 전기 화학적 및 bioelectrochemical 실험 기반이 될 수있다. 아래에 설명 된 것처럼 프로토콜 전극 유형 막 두께와 프레임은 서로 다른 결합 될 수있다. 프로토콜의 주요 목적은 전기 분해 셀을 이용하여 전기 화학적 암모늄 복구 및 전기 화학적 바이오 암모늄 회복의 비교를위한 수단을 제공하는 것이다. 시스템은 추출 효율, 전원 입력과 재현성 측면에서 평가됩니다.

<table><tbody><tr><td>탄소 펠트 3.18 mm 두께</td><td>의 알파 에저</td><td>ALFA43199</td><td>바이오 애노드로 사용, 110&nbsp; mm x 110&nbsp; </td></tr><tr><td>mm Ti 전극은 Ir MMO로 코팅되었습니다.</td><td>마그네토 특수 양극 (네덜란드)</td><td></td> <td>전기화학 테스트를 위한 안정적인 양극으로 사용</td></tr><tr><td>스테인리스 스틸 메시</td><td>Solana (벨기에)</td> <td>RVS 554/64: 재질 AISI 316L, 메시 폭: 564 마이크론, 와이어 두께: 140 마이크론, 메시 번호: 36,6</td><td>카소드로 사용, 110&nbsp; mm x 110&nbsp; mm</td></tr><tr><td>스테인리스 강판</td><td>Solana (벨기에)</td><td>inox 304 시트, 두께: 0.5 mm</td> 바이오 노드 Ag/AgCl 참조 전극<td>의 전류 수집기로 사용</td></tr><tr><td></td><td>Bio-Logic (프랑스)</td><td>A-012167 RE-1B</td><td></td></tr><tr><td>Potentiostat (VSP Multipotentiostat)&nbsp;</td><td>Bio-Logic (프랑스)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EC Lab</td><td>Bio-Logic (프랑스)</td><td></td><td>전기화학 측정을 위한 소프트웨어</td></tr><tr><td>Cation Exchange Membranes</td><td>International (미국)</td><td>Ultrex CMI-7000</td><td>제조사 지침에 따라 전처리</td></tr><tr><td>Turbulence Promotor mesh</td><td>ElectroCell Europe A/S (Tarm, Denmark)</td><td>EPC20432-PP-2</td><td>spacer material, 110 mm x 110mm</td></tr><tr><td>커넥터</td><td>Serto</td><td>1,281,161,120</td><td>튜빙 유형 및 프레임의 구멍 크기에 따라 다른 크기 가능</td></tr><tr><td>스트립 및 흡수 컬럼</td><td></td><td></td><td>사내 디자인</td></tr><tr><td>튜빙</td><td>Masterflex</td><td>HV-06404-16</td><td></td></tr><tr><td>가스 백</td><td>Keika Ventures</td><td></td><td>Kynar 가스 백 로버츠 밸브</td></tr><tr><td>Rashig Rings</td><td>Glasatelier Saillart ( Belgium)</td> <td>Raschig 링 4 x 4mm</td><td>공기 / 액체 접촉을 개선하기 위해 스트립과 흡수 기둥 내부에 넣습니다. 많은 공급업체에서 사용 가능</td></tr><tr><td>고무 시트</td><td></td><td></td><td>방풍 프레임에 맞게 절단</td></tr><tr><td>Perspex 반응기 프레임</td><td>Vlaeminck, Beernem</td><td></td><td>사내 설계, 이 파일의 "반응기 프레임" 탭 참조</td></tr></tbody></table>

전기 및 bioelectrochemically 유도 암모늄 복구

Electrochemically and Bioelectrochemically Induced Ammonium Recovery

소변이나 분뇨와 같은 하천에는 높은 수준의 암모늄이 함유되어 있을 수 있으며, 이는 농업이나 화학에 재사용하기 위해 회수할 수 있습니다. 암모늄이 풍부한 흐름에서 암모늄을 추출하는 것은 전기 화학 및 생체 전기 화학 시스템을 사용하여 입증됩니다. 두 시스템 모두 전위차에 의해 제어되어 전류를 고정하거나(전기화학 전지의 경우) 작동 전극의 전위를 고정합니다(생체 전기화학 전지의 경우). 생전기화학 전지에서는 전기 활성 박테리아가 양극 반응을 촉매하는 반면, 전기화학 전지에서는 전위차가 더 높은 전압을 가하여 전류를 생성합니다. 세포 전체에 걸친 전하 균형의 현재 및 그에 따른 복원은 암모늄과 같은 양이온을 양극액에서 음극액으로 양이온 교환막을 가로질러 운반할 수 있도록 합니다. 음극액의 높은 pH는 암모니아의 형성으로 이어지며, 이는 매체에서 벗겨져 산성 용액에 포집될 수 있으므로 귀중한 영양소를 회수할 수 있습니다. 멤브레인을 가로지르는 암모늄의 흐름은 비생물적 반응기 시스템과 생물 반응기 시스템 모두에 대해 서로 다른 양극액 암모늄 농도와 전류로 특성화됩니다. 두 시스템 모두 암모늄의 전류 및 제거 효율과 양이온 교환막을 가로지르는 암모늄 전달을 구동하는 데 필요한 에너지 입력을 기반으로 비교됩니다. 마지막으로 신뢰성, 전극 비용 및 속도와 같은 주요 측면을 고려한 비교 분석이 이루어집니다.
이 비디오 기사 및 프로토콜은 전기화학 및 생전기화학적 암모니아 회수 실험을 수행하는 데 필요한 정보를 제공합니다. 두 사례에 대한 반응기 설정과 반응기 작동에 대해 설명합니다. 두 반응기 유형에 대한 데이터 분석과 생전기화학 및 전기화학 시스템의 장점과 단점에 대해 자세히 설명합니다.

Chronoamperometry는 생물 반응기의 결과 chronoamperometry 결과, 수학 식 1에 따라 계산 (그림 4) 연속 반응에 대한 전형적인 그래프를 보여줍니다. 실험 시작시의 양극과 음극은 재순환 모드로 작동시켰다. 이것은 개발 생물막과 현재의 생산의 개시를 허용한다. 수술 5 일 후에, 전류 밀도는 현재의 생산의 감소에 이어 최대에 도달. 이 바이오 필름은 현재 생산하는 탄소 / 전자 원 (예, 아세트산) 부족하다는 표시이다. 고원은 12 일, 16 고원 암모늄에 충분한 데이터를 얻을 필요가 있었다 사이에 3.5 A / ㎡ 크기에 도달 할 때까지 하루 6 연속 운전에 대한 변경, 6 시간의 HRT를 사용하여, 현재의 생산에서 연속 증가 하였다 일정한 전류 밀도를 추출. 암모늄 농도 IN 피드 여러 단계 (표 2)에서...

우리는 전기화학 및 생전기화학 시스템을 사용하여 암모늄이 풍부한 흐름에서 암모늄을 추출하는 것을 보여줍니다. 반응기 설정, 작동 및 데이터 분석에 대해 설명합니다.

전기 및 Bioelectrochemically 유도 암모늄 복구

Streams such as urine and manure can contain high levels of ammonium, which could be recovered for reuse in agriculture or chemistry. The extraction of ...

다음 실험의 전반적인 목표는 전기화학적 또는 바이오 전기화학적 접근 방식을 사용하여 질소가 풍부한 흐름에서 영양소의 회수를 조사하는 것입니다. 전자의 접근 방식은 전기화학 시스템을 통해 스트림을 통과시킴으로써 달성되며, 물이 산화된 후 양극 측에서 이온 교환막을 가로질러 음극 측으로 전하 암모늄을 플럭스하는 데 사용할 수 있는 추진력을 생성합니다. 두 번째 단계로, 음극 측의 높은 pH로 인해 암모늄이 휘발성 암모니아로 전환됩니다.이온 교환막의 높은 수준의 선택성은 순수한 암모니아 수소 흐름을 생성할 수 있습니다. 다음으로, 음극은 암모니아를 산성 매체에 가두기 위해 스트리핑 및 흡수 컬럼을 통해 순환됩니다. 전기화학적 추출은 또한 바이오 전기화학적 공정에 의해 주도될 수 있으며, 여기서 양극에 생물막이 형성되면 폐기물 흐름에 존재하는 유기물을 이산화탄소, 양성자 및 전자로 전환할 수 있습니다.이것은 다시 양극에서 음극으로 암모늄 플럭스를 구동합니다. 결과는 두 가지 방법 모두 소변과 같은 질소가 풍부한 흐름에서 영양소를 회수할 수 있음을 보여줍니다. 폐수 처리에 대한 기존의 질산화 탈질 접근 방식은 폐수에서 암모니아를 질소 가스로 바꾸어 대기 중으로 되돌려 보내므로 질소를 잃게 됩니다.우리 접근 방식의 장점은 암모니아를 취하여 깨끗한 형태로 회수하여 암모니아로 무언가를 할 수 있다는 것입니다. 재사용하거나 다른 제품으로 변환할 수 있습니다. 우리 접근 방식의 두 번째 장점은 전기를 동인으로 사용한다는 것입니다.본질적으로 깨끗하고 저렴한 에너지원이며 화학 물질의 사용을 피합니다. 실비아 힐데 베인(Sylvia Hilde Bain)과 스티븐 앤더슨(Steven Anderson)이 시연을 맡습니다. 제 연구실의 두 박사 과정 학생 모두 이 절차를 시작하기 전에 전극, 프레임 및 고무를 포함하여 반응기를 만드는 데 필요한 모든 재료를 수집합니다.제조업체의 지침에 따라 멤브레인이 전처리되었는지 확인한 후 탄소 펠트 전극을 2밀리몰 아세틸 트리메틸 암모늄 브로마이드 또는 A-C-T-A-B에 3분 동안 담가 전처리합니다. 그런 다음 탄소 펠트 전극을 탈염수로 헹굽니다. 그런 다음 반응기 유형에 따라 다른 반응기 부품을 순서대로 쌓습니다.그런 다음 전기화학 전지의 반응기 부품을 쌓습니다. 너트와 볼트를 사용하여 반응기를 닫고 반대쪽에 있는 볼트를 손으로 조여 압력을 균등화합니다. 테프론을 사용하여 반응기의 연결 포트를 밀봉

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Research

연구

JoVE Journal

Chemistry

화학

출처: Okamoto, A. 외. 현장에서 양극 호흡 박테리아를 풍부하게 만들기 위한 자체 전기화학 장치. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 현장 전기화학 시스템을 사용해 자연 저장소에서 양극호흡 박테리아(ARB)를 농축하는 과정을 보여줍니다. 산화환원 구배는 양극을 산소가 없는 깊은 물에, 음극을 산소가 풍부한 표면수에 두어 설정합니다. ARB는 바이오필름을 형성하고 전자를 양극으로 전달하며, 양극은 산소가 환원되어 전류를 생성합니다. 양극은 후류 분석을 위해 혐기성 조건에서 수집됩니다.

현장 전기화학 시스템을 이용한 양극 호흡 박테리아 농축

전위차 조절기에 의해 제어되는 3전극 설정을 사용하여 유가식 반응기에서 양극 전기활성 미생물 생물막의 시간amperometric 성장이 입증되었습니다. 세포외 전자 전달은 전자 공여체가 있는 경우와 전자 공여체가 없는 경우 순환 전압전류법을 사용하여 특성화됩니다. 기본적인 데이터 분석이 입증됩니다.

폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화

여기서 같은 그들의 안정성 및 소수성을 향상시키기 위해 금속 - 유기 프레임 워크와 같은 미세 다공성 물질에 퍼플 루오로 알칸의 플라즈마 강화 화학 기상 증착을위한 절차가 설명된다. 또한, 샘플의 밀리그램 양의 돌파 테스트를 상세히 설명한다.

플라즈마 통해 소수성 유기 금속 프레임 워크의 제조 암모니아의 제거에 대한 퍼플 루오로 알칸의 화학 증착을 강화

살아있는 미생물 biofilms 순수 관련 조건에서의 전기 전도도 측정 하기 위한 프로토콜 제공 됩니다.

특성화 생활 Biofilms 통해 전자 전송

암모니아 기존의 촉매는 암모니아 선택적 흡수 제를 사용 하 여 낮은 압력에서 합성 될 수 있다.

저압에서 암모니아 합성

여기 선물이 전체 셀 전기 화학 실험 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 복잡 한 외부 막 한다 통해 extracellular 전자 전송의 속도를 양성자 수송의 기여를 공부 하는 프로토콜.

전기 화학 탐지의 중수소 활동적인 동위 원소 효과 Shewanella oneidensis 미스터-1에서 세포 외 전자 전송에

현장 미생물 농축 또는 제자리에서 재배 기술을 낮은 바이오 매스 geochemically 극단적인 환경에서 특히 어려운 문화 미생물 taxa의 절연 용이 하 게 수 있습니다. 여기, extracellular 전자 전송 (동유럽 표준시) 수 있는 미생물 긴장을 풍부 하 게 하는 외부 전원 공급 장치를 사용 하지 않고 전기 설정을 설명 합니다.

현장 양극 다 박테리아를 풍부 하 게 각자 서 있는 전기 설정

14NH4+15NH4+분석을 기반으로 잠재적 DNRA 속도를 결정하는 일련의 방법이 자세히 제공됩니다.+ NH4+ 여러 단계를 통해 N2O로 변환하고 쿼드러폴 가스 크로마토그래피 - 질량 분석법을 사용하여 분석된다.

14NH4+/15NH4+ N2O로순차적변환을 통한 분석 에 따른 암모늄에 대한 질산염 감소의 잠재적 비율 측정

우리는 발전용 양이온 교환 멤브레인(CEM)과 음이온 교환 멤브레인(AEM)을 이용하여 역전기분해 장치의 제조를 시연한다.

역전기분해 장치 제조를 위한 이온 교환 멤브레인

Cu(I)를 갖는 메탈로샤페론 모델 펩타이드의 NMR 용액 구조를 결정하고, 시료 준비, 1D 및 2D 데이터 수집에서 3차원 구조에 이르는 상세한 프로토콜을 설명합니다.

1D 및 2D 1HNMR을 사용한 펩타이드-금속 복합체의 구조 및 배위 측정

배우세요 질소가 풍부한 폐수에서 전기화학 및 바이오전기화학 시스템을 이용한 암모늄 회수 방법을. 이 기술은 영양소 재활용과 환경 오염 감소에 활용됩니다.

전기 및 Bioelectrochemically 유도 암모늄 복구

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