Demonstramos a extração de amônio de um fluxo rico em amônio usando um sistema eletroquímico e um bioeletroquímico. A configuração, operação e análise de dados do reator são discutidas.
Artigo de método
Demonstramos a extração de amônio de um fluxo rico em amônio usando um sistema eletroquímico e um bioeletroquímico. A configuração, operação e análise de dados do reator são discutidas.
Córregos como urina e esterco podem conter altos níveis de amônio, que podem ser recuperados para reutilização na agricultura ou na química. A extração de amônio de um fluxo rico em amônio é demonstrada usando um sistema eletroquímico e um bioeletroquímico. Ambos os sistemas são controlados por um potenciostato para fixar a corrente (para a célula eletroquímica) ou fixar o potencial do eletrodo de trabalho (para a célula bioeletroquímica). Na célula bioeletroquímica, as bactérias eletroativas catalisam a reação anódica, enquanto na célula eletroquímica o potenciostato aplica uma voltagem mais alta para produzir uma corrente. A atual e conseqüente restauração do equilíbrio de carga através da célula permite o transporte de cátions, como o amônio, através de uma membrana de troca catiônica do anólito para o católito. O alto pH do católito leva à formação de amônia, que pode ser retirada do meio e capturada em uma solução ácida, permitindo assim a recuperação de um nutriente valioso. O fluxo de amônio através da membrana é caracterizado em diferentes concentrações e correntes de amônio anólito para os sistemas de reatores abióticos e bióticos. Ambos os sistemas são comparados com base nas eficiências de corrente e remoção de amônio, bem como na entrada de energia necessária para conduzir a transferência de amônio através da membrana de troca catiônica. Por fim, é feita uma análise comparativa considerando aspectos-chave como confiabilidade, custo do eletrodo e taxa.
Este artigo em vídeo e protocolo fornecem as informações necessárias para conduzir experimentos de recuperação de amônia eletroquímica e bioeletroquímica. A configuração do reator para os dois casos é explicada, bem como a operação do reator. Elaboramos a análise de dados para ambos os tipos de reatores e as vantagens e desvantagens dos sistemas bioeletroquímicos e eletroquímicos.
Recuperação de produtos valiosos de águas residuais ganha importância como valiosos recursos se tornam escassos e tratamento sem recuperação representa apenas um custo. Wastewater contém energia e nutrientes que podem ser recuperados, e recuperação de nutrientes pode ajudar a fechar o ciclo de produção 1. A recuperação de energia através de digestão anaeróbia é um processo bem estabelecido, enquanto a recuperação de nutrientes é menos comum. Recuperação de nutrientes dos fluxos de resíduos líquidos como a urina e estrume de animais tem sido amplamente investigada, por exemplo, através da produção de struvite e remoção direta de amônia 2,3.
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1. Montagem do Reactor e Conexão das unidades de extracção e de Absorção
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Cronoamperometria resulta do bioreactor
Os resultados cronoamperometria, calculado de acordo com a Equação 1, mostra um gráfico típico para um reactor contínuo (Figura 4). No início da experiência, o ânodo e cátodo foram operados em modo de recirculação. Isto permite um biofilme para desenvolver e o início da produção corrente. Após 5 dias de operação, a densidade de corrente atinge um máximo, seguido de uma diminuição na produção corrente. Esta é uma indica.......
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Este manuscrito fornece as ferramentas necessárias para criar uma bioelectrochemical e uma célula eletroquímica para a recuperação de amónio. Os cálculos apresentados na seção de resultados fornecem os parâmetros para a avaliação do desempenho do sistema. Os sistemas biológicos e eletroquímicas são semelhantes na configuração e função. A principal diferença entre os dois sistemas, é a escolha de uma corrente fixa para a célula electroquímica contra uma potencial ânodo fixo para a configuração bioelectrochemical. É neces.......
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Os autores não têm nada a divulgar.
Este trabalho foi apoiado pela bolsa BOF para SG da Universidade de Ghent. A AL é apoiada pela Rutgers University NSF Fuels-IGERT. A África do Sul é apoiada pelo projeto "ProEthanol 2G" do 7º Programa-Quadro da União Europeia. A África do Sul e a KR são apoiadas pela Parceria de Pesquisa Multidisciplinar da Universidade de Ghent (MRP) - Biotecnologia para uma economia sustentável (01 MRA 510W). O JD é apoiado por uma bolsa IOF Advanced (F2012/IOF-Advanced/094). O KR é apoiado pelo ERC Starter Grant "Electrotalk". Os autores agradecem a Tim Lacoere por projetar a figura de arte do TOC, Robin Declerck por construir as colunas de tira e absorção e Kun Guo por fornecer a ....
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Feltro de Carbono 3.18 mm de Espessura | Alfa Aesar | ALFA43199 | Usado como bioânodo, 110 mm x 110 mm |
| Eletrodo de Ti revestido com Ir MMO | Ânodos Especiais Magneto (Holanda) | Usado como ânodo estável para testes eletroquímicos | |
| Malha de aço inoxidável | Solana (Bélgica) | RVS 554/64: material AISI 316L, largura da malha: 564 mícrons, espessura do fio: 140 mícrons, número de malha: 36,6 | Usado como cátodo, 110 mm x 110 mm |
| Chapa de aço inoxidável | Solana (Bélgica) | inox 304, espessura: 0,5 mm | Usado como coletor de corrente para o bioânodo |
| Ag/AgCl Eletrodo de Referência | Bio-Logic (França) | A-012167 RE-1B | |
| Potenciostato (VSP Multipotenciostato) | Bio-Logic (França) | ||
| EC Lab | Bio-Logic (França) | software para a realização de medições electroquímicas | |
| Membranas de Membrana de Troca Catiónica | International (EUA) | Ultrex CMI-7000 | Pré-tratado de acordo com as instruções do fabricante |
| Malha do promotor de turbulência | ElectroCell Europe A/S (Tarm, Dinamarca) | EPC20432-PP-2 | material espaçador, 110 mm x 110 mm |
| Conectores | Serto | 1,281,161,120 | Outros tamanhos possíveis, dependendo do tipo de tubulação e tamanho dos furos nas armações |
| Coluna de tira e absorção | Projeto interno | ||
| Tubulação | Masterflex | HV-06404-16 | |
| Saco de gás | Keika Ventures | Saco de gás Kynar com válvula Roberts | |
| Rashig Rings | Glasatelier Saillart ( Bélgica) | Anéis Raschig 4 x 4 mm | Coloque dentro da tira e da coluna de absorção para melhorar o contato ar/líquido. Disponível em muitos fornecedores |
| Folha | Cortada para caber nas armações de perspex | ||
| Armações de reator de perspex | Vlaeminck, Beernem | Design interno, consulte a guia "armações de reatores" neste arquivo |
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