Introduction
Herstel van waardevolle producten uit afvalwater belang wint als waardevolle middelen schaars worden en de behandeling zonder herstel vertegenwoordigt slechts een kostenpost. Afvalwater bevat zowel de energie en voedingsstoffen die kunnen worden hersteld, en het herstel van voedingsstoffen kan helpen om de productie lus 1 sluiten. Terugwinning van energie door anaerobe vergisting is een gevestigde proces, terwijl het herstel van voedingsstoffen komt minder vaak voor. Terugwinnen van nutriënten uit vloeibare afvalstromen, zoals urine en mest wijd onderzocht, bijvoorbeeld door de productie van struviet en directe strippen van ammoniak 2,3. Echter, de noodzaak van chemische toevoeging is een nadeel van deze processen 4. Hier presenteren we een techniek voor het herstel van kationische voedingsstoffen uit afvalstromen, met inbegrip van zowel kalium en ammonium. De kationische vorm van deze voedingsstoffen toont het vinden middels een ionen selectief membraan in een elektrochemische systeem. In dit geval, de electrochemieAl bestaat uit een anodekamer (waar oxidatie plaatsvindt), een kathodekamer (wanneer reductie plaatsvindt) en een ion selectief membraan naar de compartimenten te scheiden. Een spanning wordt aangelegd over de cel een stroom van anode naar kathode produceren. Deze spanning kan worden opgewekt door een externe stroombron om water oxidatie- en reductiereacties rijden. Ook de anodische oxidatie, bijvoorbeeld van organische kan worden gekatalyseerd door elektro bacteriën, minder stroom nodig. Om het circuit te sluiten en onderhouden van de lading balans, moet een geladen soorten migreren tussen de elektroden voor elk elektron gegenereerd. Ammonium vervoer van het anodekamer naar de kathode kamer over een kationenwisselingsmembraan (CEM) kan dus compenseren de flux van elektronen 4,5.
De hier gepresenteerde techniek verwijdert niet alleen ammonium uit afvalstromen, maar maakt ook haar herstel. Totaal ammoniak stikstof (TAN) bestaat in evenwicht van beide Ammonium (NH4 +) en ammoniak (NH3), en is afhankelijk van pH en temperatuur 6. NH4 + is overvloedig beschikbaar vanwege hoge TAN concentratie en bijna neutrale pH in de anodekamer en deze positief geladen soorten kunnen daarom worden aangedreven door de stroom over de CEM in de kathodekamer. De huidige drijft de reductie van water aan de kathode, leidt tot de productie van hydroxide-ionen en waterstofgas. De TAN evenwicht naar bijna 100% NH3 door de hoge pH in de kathodekamer (> 10.0). NH3 is een gas dat gemakkelijk kan worden overgedragen via luchtcirculatie van de stripeenheid naar de absorptiekolom waar het wordt opgesloten en geconcentreerd in een zure oplossing.
Deze technologie heeft het potentieel om toxiciteit ammonium afnemen in anaerobe vergisting van N-rijke stromen bijvoorbeeld mest, waardoor de terugwinning van energie uit deze afvalstromen, terwijl tegelijkertijdherstellende voedingsstoffen 4. Elektrochemische en bioelektrische winning van ammonium kan ook toegepast worden als voedingsstof wintechniek op afvalstromen met een hoog TAN gehalte zoals urine waardoor de kosten voor de verwijdering van nutriënten te vermijden bij een RWZI 7.
De hier gepresenteerde protocol kan als basis dienen voor veel verschillende elektrochemische en bioelektrische experimenten, zoals we modulaire reactor. Verschillende types elektroden, membranen en het frame diktes kunnen worden gecombineerd zoals in de onderstaande protocol. Het voornaamste doel van het protocol is een middel voor het vergelijken van elektrochemische ammonium herstel en bio-elektrochemische ammonium herstel met een elektrolysecel verschaffen. De systemen worden geëvalueerd in termen van extractie-efficiëntie, het vermogen en reproduceerbaarheid.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Montage van de Reactor en aansluiten Strippen en Absorption Units
- Verzamel alle nodige materiaal om de reactor te bouwen: elektroden, frames en rubbers (zie lijst van materialen). Knip voorzichtig alle onderdelen op dezelfde afmetingen om lekken te vermijden tijdens het monteren van de reactor.
- Boor gaten in de reactor compartimenten om een man op man connector passen. Boor een extra gat in het midden van de zijde van een van de reactor compartimenten van de referentie-elektrode passen.
- Bereid een voorraad van 1 MH 2 SO 4 voor de kolom absorptie. Verhoog de concentratie noodzakelijk hogere belastingen ammoniak tegemoet.
- Zorg ervoor dat het membraan wordt voorbehandeld volgens de instructies van de fabrikant. Voorbehandelen van de koolstof gevoeld elektrode door het weken in 2 mM CTAB (afwasmiddel) gedurende 3 min. Spoel de carbon voelde met gedemineraliseerd water 8. De stabiele anode voor elektrochemische experimenten geen pr nodigetreatment.
- Stapel de verschillende onderdelen reactor om volgens het type reactor. Voor de bioreactor: Perspex eindplaat, rubber, roestvrij staal stroomafnemer, voorbehandeld grafiet voelde, Perspex reactor compartiment, rubber, kationenuitwisselingsmembraan, rubber, spacer materiaal, roestvrij stalen gaas elektrode, rubber, perspex reactor compartiment, rubber, Perspex eindplaat
- Stapel de reactor onderdelen voor de elektrochemische cel als volgt: Perspex eindplaat, rubber, IROX anode door de eindplaat, Perspex reactor compartiment, rubber, spacer, rubber, kationenuitwisselingsmembraan, rubber, spacer materiaal, roestvrij stalen gaas elektrode, rubber, Perspex reactor compartiment, rubber, Perspex eindplaat.
- Gebruik Teflon om de aansluitingen van de reactor dichten. Plaats de referentie elektrode in dezelfde ruimte als de werkelektrode: de anode bij een bioelektrische cel, de kathode en anode in het geval van een elektrochemische cel.
- Gebruik noten enbouten aan de reactor sluiten. Bouten aan weerszijden om de druk te egaliseren. Gebruik geen gereedschap om de reactor te sluiten als handvast is genoeg om een volledig afgesloten reactor te waarborgen.
- Vul de reactor met water te testen of de reactor lekvrij. Als er lekkage verschijnen, controleer dan of de bouten genoeg zijn aangedraaid, of als een van de reactor onderdelen verplaatst terwijl de montage van de reactor. Wanneer er geen lekken worden waargenomen, leeg het water uit de reactor.
- Voeg Raschigringen in zowel de kolom strip en absorptie aan de kolommen halverwege vullen.
- Kalibreer het debiet van de pompen. Sluit de voeding en circulatiepompen aan de reactor en de luchtpomp naar de strip- en absorptie-eenheden (figuur 1). Minimaliseren van de lengte van de buis zo veel mogelijk.
- Vul de absorptiekolom met 250 ml 1 MH 2 SO 4, betrekking moet hebben op het Raschig ringen. Zorg ervoor dat de luchtstroom mengt het zuur goed wanneer de pomp wordt ingeschakeld. Verhogen of de hoeveelheid zuur op basis van de stripkolom ontwerp en luchtpomp capaciteit verminderen.
Figuur 1. Reactor setup voor de bioelektrische systeem waardoor ammonium extractie. De hier gepresenteerde systeem werkt in continue modus. Volle lijnen stellen de vloeistofstroom, gestippelde lijnen geven de gasstroom. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.
Figuur 2. Reactor setup voor de bioelektrische systeem waardoor ammonium extractie. De hier gepresenteerde systeem werkt in continue modus. Volle lijnen stellen de vloeistofstroom, gestippelde lijnen geven gasstroom.ww.jove.com/files/ftp_upload/52405/52405fig2large.jpg "target =" _ blank "> Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.
Figuur 3. Ontwerp van het Perspex reactor frames. Elke reactor bestaat uit twee eindplaat reactoren en 2 reactor compartimenten. Alle delen hebben een dikte van 2 cm. Details met betrekking tot de grootte van andere materialen zijn te vinden in de lijst van materialen. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.
2. Bioanode Gedreven Extraction
- De voorbereiding van de media.
- Bereid anolyt- voor de bioreactor, zoals beschreven in tabel 1 9. Verhoog de ammonium concentratie in het medium om een stikstofrijke afvalstroom na te bootsen.
- Om de medi slaanum vóór gebruik autoclaaf het medium te zorgen voor de koolstofbron niet uitgeput door verontreiniging heen. Bereid vitaminen en sporenelementen volgens tabel 1 en voeg na het autoclaveren en het medium te koelen.
- Spoel het medium door spoelen met stikstofgas gedurende ten minste 30 minuten om zuurstof te verwijderen. Om dit te doen, plaatst u een buis of naald in het medium en zet de stroom stikstofgas.
- Bereid een geleidende oplossing katholiet. In dit geval gebruikt u 0,1 M NaCl aan bijtende productie mogelijk te maken.
| Bestanddeel | Bedrag | ||
| Na 2 HPO 4 | 6 g / l | ||
| KH 2 PO 4 | 3 g / l | ||
| NaCl | 0,5 g / l | ||
| NH4Cl | 0,5 g / l | ||
| MgSO4 · 7H 2 O | 0,1 g / l | ||
| CaCl2 · 2H 2 O-oplossing (14,6 g / l) | 1 ml | ||
| Natriumacetaat | 2 g / L (voor start-up) | ||
| Trace Elements | 1 ml | ||
| Vitamineoplossing | 1 ml | ||
| Trace Elements (1000x) | g / l | Vitaminen (1000x) | g / l |
| CoCl2 | 0.1 | biotine | 0.004 |
| Na 2 MoO 4 .2H 2 O | 0.01 | foliumzuur | 0.004 |
| H 3 BO 3 | 0.01 | pyridoxine hydrochloride | 0.02 |
| 2 Mg Cl2 .6H 2 O | 3 | riboflavine | 0.01 |
| ZnCl2 | 0.1 | thiaminechloorhydraat | 0.01 |
| CaCl2 .2H 2 O | 0.1 | nicotinezuur | 0.01 |
| NaCl | 1 | DL-calciumpantothenaat | 0.01 |
| nitrilotriazijnzuur | 1.5 | Vit B12 | 0.0002 |
| AlCl3 .6H O 2 | 0.01 | p-aminobenzoëzuur | 0.01 |
| CuCl2 | 0.01 | lipoic (thioctisch) zuur | 0.01 |
| FeCl2 | 0.1 myo-inositol | 0.01 | |
| MnCl2 .2H 2 O | 0.5 | choline chloride | 0.01 |
| Op pH 6,5 met behulp van KOH | niacinamide | 0.01 | |
| pyridoxaal hydrochloride | 0.01 | ||
| natriumascorbaat | 0.01 |
Tabel 1. Anolyte samenstelling voor bio-anode gedreven ammonium extractie.
- Inoculatie van de bioreactor
OPMERKING: Het werken in steriele omstandigheden niet noodzakelijk deze bioreactor, een mengcultuur entmateriaal wordt gebruikt en reactoromstandigheden kiest voor de specifieke elektro-organismen.- Bereid de entstof. Voor deze bioreactor, bereiden een 30 ml mengsel van afvalwater van actieve anaerobe bioreactoren, waaronder een vergister, Een bioanode, een anaërobe vergister en / of ruwe afvalwater. Verzamel het mengsel in een spuit.
- Sluit een gas zak gevuld met N2 anolyt fles om de druk stabiel terwijl niet mogelijk zuurstof te voeren houden. Meng inoculatiebron met een volume van anolyt (hier 100 ml anolyt 30 ml inoculum bron) ledigen van de spuit met inoculum in het medium fles. Zorg ervoor dat het volume nodig is om de anode compartiment vullen verkrijgen.
- Met een injectiespuit, vul de anode- en kathodecompartiment gelijktijdig hun respectieve oplossingen. Sluit een gas zak gevuld met N2 naar de anolyt- fles zodat de anolytoplossing kan worden verwijderd door middel van een steekproef haven zonder invoering van zuurstof. Sluit het monster haven met een kraan tussen de overschrijvingen.
OPMERKING: Voer deze stap samen met een collega om ervoor te zorgen dat zowel de reactor compartimenten tegelijk worden gevuld. - Wanneer beide reactor compartimenten gevuld zijn, zet derecirculatiepomp met een recirculatie van ongeveer 6 l / uur.
- Sluit de potentiostaat kabel met drie elektroden, waarbij de anode als werkelektrode. Plaats de referentie-elektrode in het anodecompartiment.
- Schakel de potentiostaat in chronoamperometry modus met de potentiostaat software. Selecteer een vaste anode potentiaal van -200 mV versus Ag / AgCl.
- Het runnen van een continue reactor voor ammonium extractie
OPMERKING: de biofilm zich ontwikkelt, zal stroom worden geproduceerd met gebruik van acetaat. Als gevolg van acetaat uitputting, zal de huidige dalen (zie Resultaten sectie, figuur 3).- Om te veranderen naar continue toevoer, het inschakelen van de voedingspomp voor de anode en kathode. Het toerental van de pomp zal de hydraulische verblijftijd (HRT) te bepalen. Hier werken de reactor bij een HRT van 6 uur.
- Schakel de luchtpomp van de strip en absorptie-eenheid. Recirculeren de lucht in een gesloten lus, of circuleren in eenopen lus met behulp van de omgevingslucht. Luchtstroom configuratie kan invloed hebben op de absorptie efficiëntie.
- Vernieuw de medium drie keer per week. Bereid verse anolyt- en katholyt zoals beschreven in de stappen 2.1.1-2.1.4.
- Na deze stappen, bevestig een gas zak gevuld met N2 naar de gesloten-feed fles, stop de voedingspomp, zet een klem op de influent lijn, schakelt de oude en nieuwe flessen en uiteindelijk verwijderen van de klemmen en de pomp opnieuw te starten.
- Elke keer dat de feed is vernieuwd, neem 5 ml vloeibare monsters van het effluent en het influent van de anolyt en katholyt voor het meten van geleidbaarheid, pH, acetaatgehalte en ammonium concentratie.
- Bij het wijzigen van de voeding, een 3 ml monster van de absorptiekolom naar de pH en TAN analyse volgen. Wanneer de pH benadert 4, vervangt de absorberende met verse 1 M zwavelzuur oplossing voor hoge absorptie efficiëntie te garanderen.
- Aangezien de huidige eerste zal toenemen en dan een plateau haalt, wordt de aastate inhoud in de anolyt influent en effluent deze niet wordt veroorzaakt door koolstof beperking: acetaat concentraties in de anolyt effluent onder 100 mg / l aangeven carbon beperking. Verhoog het acetaat concentratie in het voer in dat geval (tabel 2).
- Als de huidige stabilisatie niet wordt veroorzaakt door acetaat beperkingen geleidelijk de ammonium concentratie in de voeding, en wacht op stabilisatie van de stroom teneinde extractie efficiëntie (Tabel 3) bepalen.
OPMERKING: de ammonium concentratie wordt verhoogd, zal toxiciteit ammoniak en hoge geleidbaarheid van de biofilm uitdaging en de stroom zal uiteindelijk dalen als gevolg.
| Tijd | Hoeveelheid natriumacetaat toegevoegd aan de anode toevoer (g / l) |
| Dag 0 - Dag 35 | 2 |
| 3 | |
| Dag 37 - Dag 51 | 4 |
| Dag 51 - Dag 61 | 5 |
Tabel 2. Concentratie van natriumacetaat in het anolyt het bioanode aangedreven ammonium extractie.
| Tijd | Hoeveelheid NH 4 HCO 3 toegevoegd aan de anode toevoer (g / l) | Fase |
| Dag 0 - Dag 16 | 2.26 | Ik |
| Dag 16 - Dag 26 | 4.5 | II |
| Dag 26 - Dag 33 | 9 | III |
| Dag 33 - Dag 40 | 14.1 | IV |
| Dag 40 - Dag 47 | 20 | V | 25.4 | VI |
| Dag 54 - Dag 63 | 31 | VII |
Tabel 3. De concentratie van ammonium in de anolyt de bioanode aangedreven ammonium extractie. De fasen worden op de stroomdichtheid grafiek (figuur 2).
3. elektrochemische Extraction
- De voorbereiding van de media
- Bereid een synthetisch afvalwaterstroom als anolyt volgens tabel 4 4. Voeg ammoniumsulfaat tot een uiteindelijke concentratie van 1, 3 of 5 g N / l bereikt.
- Bereid een 0,1 M NaCl-oplossing voor het katholytcompartiment.
| Bestanddeel | Bedrag |
| Na 2 HPO 4 .2H 2 O | 1,03 g / l |
| KH 2 PO 4 | 0,58 g / l |
| MgSO4 · 7H 2 O | 0,1 g / l |
| CaCl2 .2H 2 O | 0,02 g / l |
| (NH4) 2 SO4 | Afhankelijk van het experiment te 1/3/5 g N / l eindconcentratie verkrijgen |
Tabel 4. Anolyte samenstelling voor elektrochemische ammonium extractie 4.
- Het runnen van een continue reactor voor ammonium extractie
- Schakel de voedingspomp naar de reactor vakken vullen. Om het proces te versnellen tijdelijk verhogen van de pompsnelheid.
- Verminder het toerental van de pomp om een HRT van 6 uur te verkrijgen zodra de reactor wordt gevuld. Schakel de circulatiepomp met een snelheid van 6 l / uur. Neem een monster van het influent (5 ml).
OPMERKING: Meet het debiet periodiek gedurende het experimentom ervoor te zorgen dat niet varieert. - Start de strip en absorptie-eenheid. De werking van dit toestel is hetzelfde als voor de bioreactor.
- Schakel de potentiostaat in chronopotentiometrie modus met de potentiostaat software. Breng eerst een lage stroomdichtheid van ongeveer 0,5 A / m² aan het membraan polariseren en stikstof flux alleen bepalen door diffusie.
- Wanneer het systeem is gepolariseerd voor 24 uur, passen de stroomdichtheid voor de proef. Test verschillende huidige dichtheden, meestal variërend van 10 A / m² tot 50 A / m². Neem monsters van de anode en kathode afvalwater en de absorptiekolom voor het verhogen van de stroomdichtheid.
OPMERKING: Na 3 HRT cycli, moet de reactor steady state te benaderen. - Zodra de reactor stabiele toestand heeft bereikt, nemen ten minste 3 monsters over een tijdsverloop. Neem monsters van de anode en kathode afvalwater en de absorptiekolom (elk 5 ml). Noteer volume van het monster, datum en tijd.
- Afhankelijk van de stabiliteit van de anode influent, neem een nieuw anode influent sample indien nodig. Dit is noodzakelijk als echte afvalwater wordt gebruikt.
- Wijzig de testomstandigheden, zoals toegepaste stroomdichtheid en TAN concentratie. Na elke verandering, laat de reactor te stabiliseren gedurende minstens 3 HST vóór het nemen van monsters.
- Wanneer de pH van de absorptiekolom komt bij 4 wordt de absorberende verse 1 M zwavelzuuroplossing.
4. Sample Analysis
- Meet de pH en de geleidbaarheid van de monsters dezelfde dag als bemonstering onnauwkeurigheden door het verlies van vluchtige ammoniak verminderen. Meet pH en geleidbaarheid met voldoende gekalibreerde pH en geleidbaarheid probes.
- Indien het monster niet direct gemeten, opslag monsters voor analyse TAN (beide reactoren) en vetzuuranalyse (bioreactor) bij 4 ° C. Filter monsters uit de bioreactor anode effluent en influent door 0,45 urn filters opnieuwbewegen biomassa en bijdragen aan het behoud vetzuren. Vul alle monsterbuizen de velg om NH3 te minimaliseren.
- Meet stikstof als TAN door de standaard stoomdestillatie methode of andere betrouwbare methode voor het meten TAN 10.
- Meet vetzuren zoals acetaat met een betrouwbare werkwijze, zoals ionen of gaschromatografie 11.
5. Data-analyse en berekeningen
- De potentiostaat gegevensbestand exporteren vanuit de software en deze importeren naar een spreadsheet programma. Bereken gemiddelden per uur voor de elektrochemische variabelen het aantal gegevenspunten verminderen en glad de bochten bij het plotten hen.
- Verzamel alle meetgegevens (pH, ammonium, VFA) in een gegevensbestand voor de berekeningen. De berekeningen worden besproken in de paragraaf resultaten.
- Bereken de lopende produktie van de bioreactor. Dit wordt het best weergegeven als stroomdichtheid, die als volgt wordt berekend (Vergelijking 1,12):
Vergelijking 1
met j als de stroomdichtheid, I de absolute stroom en A de geprojecteerde oppervlakte van de elektrode. In bepaalde software is het mogelijk automatisch deze berekend door het oppervlak anode gebied voor aanvang van het experiment hebben. - Bereken de parameters voor ammonium extractie
- Bereken de stikstof flux. Normaliseren stikstofstroom (g N / m / d) aan het membraanoppervlak vervolgens uitgedrukt stroomdichtheid (I N). Met deze waarde voor de berekening CE (Vergelijking 2, 3, en 4):
Vergelijking 2
waar C An, in (g N / L) en C An, uit (g N / l) worden de gemeten concentraties ammonium die in en uit de anode compartiment,respectievelijk. Q (L / d) is de anode debiet en A (m 2) is het membraanoppervlak (gelijk aan geprojecteerde anode en kathode oppervlak). - Presenteer de stikstof flux als stroomdichtheid (I N, A / m²):
Vergelijking 3
waarbij z NH4 + (-) is de lading van NH4 +, F de constante van Faraday (96485 C / mol) en M het molecuulgewicht van stikstof (14 g / mol). - Bereken het stroomrendement (CE,%) als:
Vergelijking 4
waar ik Toegepaste (A / m²) is van de toegepaste (elektrochemische extractie) of gemeten (bioelektrische extractie) stroomdichtheid. - Bereken de theoretische stikstofstroom. Bereken de maximale theoretische stikstofflux (J N, Max g N / m / d) voor een gegeven aangelegde stroom en membraanoppervlak (Vergelijking 5) als:
Vergelijking 5 - Bereken de stikstofverwijdering efficiëntie (RE,%). Zie het percentage ammonium dat wordt verwijderd uit de anolyt als de verwijderingsefficiëntie. Berekenen op basis van de anode in- en uitloop van TAN concentraties (Vergelijking 6).
Vergelijking 6 - Bereken de maximale theoretische stikstofverwijdering efficiëntie (RE max,%) voor een gegeven influent TAN belasting en toegepast huidige (Vergelijking 7):
Vergelijking 7
waarbij J N, toegepast (g N m -2 d - 1) de toegepaste stroomdichtheid uitgedrukt stikstofstroom.
- Bereken de stikstof flux. Normaliseren stikstofstroom (g N / m / d) aan het membraanoppervlak vervolgens uitgedrukt stroomdichtheid (I N). Met deze waarde voor de berekening CE (Vergelijking 2, 3, en 4):
- Bereken gas / vloeistof verhouding als (vergelijking 8):
Vergelijking 8 - Bereken de maximale capaciteit van de absorptiekolom. Bereken de maximale theoretische N uit de absorptiekolom van de maximale theoretische stikstofstroom J Nmax, de TAN-concentratie in het influent (mol / L), de bedrijfstijd t, het membraanoppervlak A en het volume van absorberend V ( Vergelijking 9):
Vergelijking 9 - Bereken het striprendement SE (%) (vergelijking 10):
60; Vergelijking 10 - Bereken de energie-input voor ammonium extractie via de kationenwisselingsmembraan (E N, uitgedrukt in kWh / kg N) (Vergelijking 11):
Vergelijking 11
Met AV de gemeten potentiaalverschil tussen anode en kathode. In het geval van de bioreactor, werd AV berekend als het gemiddelde van de bemonsteringsperiode, voor de elektrochemische reactor het gemiddelde voor de hele oplage wordt genomen.
Vergelijking 1 
Vergelijking 2 
Vergelijking 3 
Vergelijking 4 
Vergelijking 5 
Vergelijking 6 
Vergelijking 7 
Vergelijking 8 
Vergelijking 9 
60; Vergelijking 10 
Vergelijking 11 Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Chronoamperometry gevolg van de bioreactor
De chronoamperometry resultaten, berekend volgens vergelijking 1, vertonen een typische grafiek voor een continue reactor (figuur 4). Bij aanvang van het experiment, de anode en kathode werden in de recirculatiestand. Hierdoor kan een biofilm te ontwikkelen en het begin van de lopende productie. Na 5 dagen in bedrijf, de stroomdichtheid een maximum bereikte, gevolgd door een afname in de lopende productie. Dit is een aanwijzing dat de biofilm mist een koolstof / elektronenbron (bijvoorbeeld acetaat) stroom te produceren. De wijziging doorlopende werking op dag 6 met een HRT van 6 uur resulteerde in een continue stijging van de lopende productie tot een plateau werd bereikt op 3,5 A / m tussen dag 12 en 16. plateau noodzakelijk om voldoende gegevens te verkrijgen was ammonium extractie een bepaalde stroomdichtheid.
De ammonium concentratie in de voeding werd verhoogd in een aantal stappen (tabel 2). Elke stap resulteerde in een toename van de stroomdichtheid die uiteindelijk bereikte een gemiddelde stroom van 27 A / m. Deze stroomtoename is gekoppeld aan een verhoogde geleidbaarheid van de anode diervoeder, waarbij de toevoeging van ammonium bicarbonaat verhoogde de concentratie van ionen en dus de geleidbaarheid. Een hogere geleidbaarheid afneemt ohmse weerstand en dus bevordert lopende productie 13 Chronoamperometry resultaten van de bioreactor
De chronoamperometry resultaten, berekend volgens vergelijking 1, vertonen een typische grafiek voor een continue reactor (figuur 4). Bij aanvang van het experiment, de anode en kathode werden in de recirculatiestand. Hierdoor kan een biofilm te ontwikkelen en het begin van de lopende productie. Na 5 dagen in bedrijf, de stroomdichtheid een maximum bereikte, gevolgd door een afname in de lopende productie. Dit is een indicatie dat de biofilm mist een koolstof / elektronenbron (bijvoorbeeld acetaat) te produceren die. De wijziging doorlopende werking op dag 6 met een HRT van 6 uur resulteerde in een continue stijging van de lopende productie tot een plateau werd bereikt op 3,5 A / m tussen dag 12 en 16. plateau noodzakelijk om voldoende gegevens te verkrijgen was ammonium extractie een bepaalde stroomdichtheid.
De ammonium-concentratie in de voeding werd verhoogd in een aantal stappen (tabel 2). Elke stap resulteerde in een toename van de stroomdichtheid die uiteindelijk bereikte een gemiddelde stroom van 27 A / m. Deze stroomtoename is gekoppeld aan een verhoogde geleidbaarheid van de anode diervoeder, waarbij de toevoeging van ammonium bicarbonaat verhoogde de concentratie van ionen en dus de geleidbaarheid. Een hogere geleidbaarheid daalt ohmse weerstand en bevordert daarmee de huidige productie 13.
Acetaat metingen toonden de volledige verwijderingvan de koolstofbron door de anodische biofilm van dag 27 tot 37. Gedurende deze periode, de stroomdichtheid door de biofilm verlaagd vóór mediumverversing. Aangezien de drager onder steriele omstandigheden werd gehouden, het acetaat concentratie in de voeding daalde in de tijd door de consumptie door niet-elektroactief micro-organismen in het voeder fles. De stroomdichtheid opnieuw toe zodra het medium aangevuld. Dit gaf aan dat de huidige productie van de biofilm werd beperkt door de koolstofbron concentratie in de voeding. Verschillende verhogingen acetaatconcentratie waren nodig om koolstof beperking voorkomen voor de tweede helft van de test (Tabel 2).
Figuur 4. De stroomdichtheid tijd voor de bioelektrische systeem. Na de overgang op continue wijze op dag 6, een toename van stroom kan worden waargenomen. Each fase (II - VII) een verhoging van de ammonium voedingsconcentratie, wat resulteerde in een toename van stroom.
Celpotentiaal
De cel potentiaal wordt berekend op basis van het verschil tussen de anode en kathode mogelijk, de overpotentialen aan de elektroden en de Ohmse weerstand. De celpotentiaal betreft het totale vermogen nodig om de elektrochemische cel drijven. Voor vergelijkingen en uitwerking over dit onderwerp, verwijzen we naar de beoordeling van papier door Clauwaert en collega's 13.
In het geval van de biologische ammonium extractie werd de anodepotentiaal vastgesteld op -200 mV vs Ag / AgCl en de biofilm geproduceerde stroom. Bijgevolg de kathodepotentiaal gevarieerd teneinde de stroom die door de biofilm houden. In dit geval is de weerstand over de cel beïnvloed de kathodepotentiaal. Op dag 16 de celpotentiaal van het biologische systeem begon te increase hoewel er geen toename van de stroom werd waargenomen en de anodepotentiaal bleef gefixeerd op -200 mV vs. Ag / AgCl. Dit was een gevolg van een verhoogde weerstand in het systeem, die het gevolg membraan resistentie (bijvoorbeeld, schalen op de membraan) of diffusiebeperkingen veroorzaakt door slechte menging tussen de anode en het membraan. De reactor werd geleegd en geopend, en het membraan werd vervangen. De anode werd verder geplaatst van het membraan te verbeteren mengen. Het anodecompartiment werd opnieuw gevuld met de anolyt die eerder waren verwijderd. Deze operatie herstelde de cel potentie om het niveau aan het begin van het continue experiment (0,5 V), de kathodepotentiaal stabiel op -700 mV vs Ag / AgCl.
In de abiotische elektrochemische extraktieproeven, wordt de celpotentiaal berekend dezelfde als voor de bioelektrische extractie, waaronder overpotentialen en ohmse weerstand. Zowel de anode en C athode potentiële waren onderhevig aan schommelingen. De celspanning van de elektrochemische systeem is hoger dan de bioreactor (Tabel 5). Dit komt vooral door de hogere anodepotentiaal vereist voor elektrochemische oxidatie van water aan zuurstof. Specifieke anode en kathode potentieel voor de geteste omstandigheden worden beschreven door Desloover et al. 4.
| Stroomdichtheid | Bioanode (V) | Elektrochemische systeem (V) |
| 0 A / m | NIET BESCHIKBAAR | NIET BESCHIKBAAR |
| 10 A / m² | 1.69 ± 0.05 | 2.73 ± 0.06 |
| 20 A / m | 2.20 ± 0.11 | 2.99 ± 0.08 |
| 30 A / m | 2,32 ± 0,14 | 3.35 ± 0.21 |
Ammonium extractie en strippen
De elektrochemische parameters die in de twee voorgaande paragrafen zijn de factoren die de efficiëntie van ammonium extractie bepalen door het kationenuitwisselingsmembraan. De volgende parameters worden berekend om de prestaties van de biotische en abiotische systeem vergelijkens in termen van ammonium extractie.
Stikstof flux (J N) en de huidige efficiëntie (CE) van de extractie
Ammoniumionen steken de kationenwisselingsmembraan om de heffing saldo over de cel te herstellen. Voor elk elektron vrijkomt bij de anode, moet men positieve lading worden verplaatst van de anode naar de kathode compartiment. Als ammonium herstelde 100% van het ladingsevenwicht, zou men een stroomrendement van 100% te verkrijgen.
De stikstof flux van de bioreactor is hoger dan de elektrochemische DDS (figuur 5). Dit kan worden verklaard door de lagere alkaliteit van de toevoer van het elektrochemische systeem, resulterend in een lagere anolyt pH. Dit resulteerde in een hogere competitie tussen ammonium en protonen aan het ladingsevenwicht over het membraan te herstellen.
Figuur 5. De stikstofstroom de bioreactor vergeleken met de stikstof flux voor het elektrochemische systeem voor verschillende stroomdichtheden De flux van de bioreactor wordt berekend voor een reeks van TAN-concentratie in de anode influent.; voor het elektrochemische systeem de flux wordt slechts een concentratie van 5 g N / l. De foutbalken voor het elektrochemische systeem zijn kleiner dan de symbolen.
Striprendement
De vloeistof recirculatiesnelheid en de prestaties luchtpomp kan worden aangepast om grotere striprendement verkrijgen. De keuze van een open of gesloten luchtcirculatie lus ook een effect op de striprendement. Een open luchtstroom is gunstig wanneer het absorptie-rendement hoog is en de NH3 gas gevangen tijdens de passage door het zuur. De open lucht zorgt ervoor dat de lucht gaat door de stripkolom is vrij van ammoniak, wat resulteertin een hogere drijvende kracht voor de omzetting van opgeloste NH3 gasvormig NH3. Bij een lage absorptie efficiëntie zal het gesloten systeem voorkomen ammoniak verliezen. Het ammoniakgas meegenomen in de gasstroom moet worden opgenomen in een zure oplossing voor het strippen proces thermodynamisch gunstig te maken, zoals uitgedrukt door het principe van Le Chatelier 14. Wanneer de pH van het absorberende begint te stijgen moet worden vervangen, omdat dit betekent dat er niet meer protonen beschikbaar om de ammoniak protoneren. De absorptiecapaciteit kan vooraf worden geschat. Per mol H 2 SO 4, 2 mol stikstof van NH3 worden vastgelegd.
Striprendement (SE,%) wordt berekend op basis van ammoniak stikstof uit de anode en de kathode effluentconcentratie (C CAT, out). Deze methode is nauwkeuriger dan methoden waarbij het gemeten TAN volgende aan de absorptiekolom als deze onder verdampertie / neerslag. Het is belangrijk op te merken dat Vergelijking 10 is alleen geldig voor gelijke debieten van de anolyt en katholyt.
Globale vergelijking van de biotische en abiotische systemen
De bioreactor en het elektrochemische systeem vergeleken voor de meest vergelijkbare testomstandigheden: een concentratie van 5,1 g N / l voor de bioreactor anolyt, waardoor een stroomdichtheid van 27 A / m en een concentratie van 5 g N / l in combinatie met een toegepaste stroomdichtheid van 30 A / m bij de elektrochemische systeem (Tabel 6).
| Parameter | Bioanode | Elektrochemische systeem |
| Stroomrendement (%) | 67,1 ± 0,28 | 38 ± 0,6 |
| Efficiëntie verwijderen (%) | 51 ±0.5 | 41 ± 2 |
| Stikstof flux (g N / m² / d) | 226 ± 1 | 143 ± 7 |
| Celspanning (V) | 2.12 ± 0.09 | 3.35 ± 0.21 |
| Energie-input (kWh / kg N verwijderd) | 6.04 ± 1.78 | 16.8 ± 1.4 |
| Anolyte pH | 7.39 ± 0.13 | 1,56 ± 0,14 |
| Katholyt pH | 12.53 ± 0.07 | 12.92 ± 0.08 |
Tabel 6. Totale vergelijking van de bioreactor en het elektrochemische systeem. De bioreactor opereerde bij steady state bij 5,1 g N / l voedingsconcentratie, resulterend in een gemiddelde stroomdichtheid van 27 A / m. De elektrochemische systeem werd uitgevoerd bij 30 A / m voor een stikstoftoevoer concentratie van 5 g / l.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Dit manuscript biedt de noodzakelijke gereedschappen voor het opzetten van een bioelektrische en een elektrochemische cel voor ammonium herstel. De in de resultaten sectie berekeningen vormen de parameters voor de evaluatie van de prestaties van het systeem. De biologische en elektrochemische systemen qua opzet en functie. Het belangrijkste verschil tussen de twee systemen is de keuze van een vaste stroom van de elektrochemische cel versus vaste anode potentieel voor de bioelektrische setup. De vaste stroom van de abiotische installatie moeten de elektrodereacties drijven en maakt maakt ook regeling van de processen in de bulk fase, hetgeen leidt tot stabiele toestand. Voor het bioelektrische systeem anderzijds een vast anode potentiaal van -200 mV vs Ag / AgCl werd gekozen om elektronoverdracht aan de elektrode 15 mogelijk. De twee compartimenten elektrochemische cel maakt de extractie van ammonium over een membraan, aangedreven door een elektril stroom. Elk systeem bevat een aantal voordelen boven de andere. Enkele mogelijke problemen met de systemen beschreven.
Het bioelektrische systeem biedt verscheidene voordelen met betrekking tot de kosten van het systeem. De kosten van het grafietvilt anode is veel lager dan de kosten voor de stabiele anode in de elektrochemische systeem. Voor 1 m² elektrodeoppervlak, de kapitaalkosten van de anode wordt verlaagd met een factor 10, vanaf 1000 tot $ 100 per m. De operationele kosten van het systeem bioelektrische ook lager. In een bioanode reactor, wordt de stroom geproduceerd met een veel lagere anodepotentiaal de biofilm opzichte van de elektrochemische reactor, waardoor de vereiste celspanning veel geringer in een bioelektrische setup. In de elektrochemische cel extractie vereist een energietoevoer van 16,8 kWh / kg N geëxtraheerd, terwijl de bioanode die onder dezelfde omstandigheden de energieopname meer dan gehalveerd 6,04 kWh / kg N extraCTED. De elektro bacteriën katalyseren de anodische reactie bij een lagere potentiaal in tegenstelling tot de elektrochemische oxidatie van water en aanzienlijk vermindert de operationele kosten van de bioreactor. Andere operationele kosten zoals stroom voor pompen en strippen en absorptie zijn niet inbegrepen, maar zijn naar verwachting gelijk voor beide systemen te zijn. Een nog lagere energietoevoer wordt verkregen bij toepassing van een microbiële brandstofcel (MFC) in plaats van een microbiële elektrolysecel. De verkregen met een MFC lage extractie tarieven maken de investering van elektrische energie in het geval van het MEC aantrekkelijke 16.
Terwijl kosten begunstigt het bioelektrische systeem operationele stabiliteit en reproduceerbaarheid is een voordeel van de elektrochemische cel. Als een biologisch systeem, de elektro biofilm is gevoelig voor de omgeving en kan gemakkelijk worden verstoord. De biofilm is gevoelig voor veranderingen in pH, concentratie van giftige stoffen en temperatuurschommelingen. De influent moet goed worden gebufferd om de pH rond de neutrale waarde tijdens de oxidatiereactie handhaven. De anode reactie zal een pH daling af te dwingen als de anolyt is niet voldoende gebufferd, zoals het geval was voor de elektrochemische systeem was. Dit is een kritisch punt aan te pakken bij gebruik van het biologisch systeem voor de behandeling van echte afvalwater. Het effect van de temperatuur was duidelijk zichtbaar in de bioelektrische proef hier gepresenteerd. Het beste is om de reactor te plaatsen in een geconditioneerde omgeving om de invloed van temperatuur op bacteriële kinetiek uitsluiten, maar dit geval in de bioelektrische proef hier gepresenteerde, waar temperatuurverschillen kunnen worden waargenomen aan de chronoamperometry invloed was. Dagelijkse verschillen tussen dag (koud, lage stroom) en dag (warm, hoge stroom) te zien in de grafiek (figuur 4), met name tussen dag 42 en 46, als er geen andere factoren zoals lage beschikbaarheid van koolstofbron werden remmen de bacteriële activteit 13,17.
Een ander nadeel is dat het biologische systeem vereist een langere opstarttijd. De biofilm zich over een paar dagen op de elektrode, maar veranderingen aan het voer kenmerken, zoals de TAN-concentratie moet geleidelijk om stress te verminderen om de microbiële biofilm worden toegepast. In ons systeem, het elektrochemische systeem vereist slechts 24 uur van polarisatie en 3 HST stabiele bedrijfsomstandigheden bereikt.
Een elektrochemische systeem maakt het mogelijk een grotere mate van controle over de operationele parameters. Bijvoorbeeld kan de stroomdichtheid worden geregeld om een optimale verhouding tussen herstelproduct en vermogen 4 verkrijgen. Stroomdichtheid hoger dan de hier gepresenteerde (meer dan 30 A / m) kan worden gebruikt, terwijl een bioelektrische systeem de lopende productie niet kan worden gecontroleerd in de huidige state-of-the-art. Het beperken van de koolstofbron, of het verstrekken van overtollige koolstof kan de stroom van e veranderene biologisch systeem, maar zoals besproken in de paragraaf resultaten meer factoren beïnvloeden van de lopende biofilm, waardoor het moeilijk is om procesparameters te optimaliseren.
De hierboven beschreven elementen vormen een basis voor de evaluatie van een reactor voor een gegeven influent en kan helpen bij het bepalen of een bioelektrische of elektrochemische systeem worden gekozen. We hopen dat deze instructie video biedt de noodzakelijke gereedschappen om een eenvoudige elektrochemische of bioelektrische systeem voor ammonium extractie bedienen.
Het oplossen van problemen tijdens de experimentele operatie
Veel factoren beïnvloeden de prestatie van een elektrochemische cel. Het bioelektrische systeem is nog gevoeliger voor verstoring. De meest voorkomende problemen in reactorexploitatie worden besproken, maar andere problemen optreden. Reactor operatie is het meest gemakkelijk geleerd hands-on en de confrontatie met problemen zullen y toestaanou om gemakkelijker te werken in de volgende run. Andere aspecten in verband met bioelektrische systemen worden behandeld in de Jupiter video artikel door Gimkeiwicz en Harnisch 18.
Afmetingen van de Materials
Andere reactor afmetingen zijn mogelijk ammonium extractie. Zo kan de reactor compartiment worden rechthoekig in plaats van vierkant, met inwendige afmetingen van 5 x 20 cm². Het belangrijkste aspect is dat alle elementen goed te moeten passen. De rubbers moeten altijd de buitenzijde van de reactor compartimentraamwerk. Het membraan moet groter zijn dan de oppervlakte vervangingsperceel worden gesneden. Voor de 8 x 8 cm² reactor 13 x 13 cm² is een geschikte grootte. Hetzelfde is goed voor het grafiet gevoeld. De roestvrijstalen stroomafnemer voor bioanode heeft buitenafmetingen van 13 cm x 13 cm en binnenafmetingen van 11 cm x 11 cm om niet in direct contact met de anolyt.
Potentiostaat Zorgen goede werking van de potentiostaat door het uitvoeren van een dummy-cel test voor de start van de reactor experiment.
Ohmse weerstand
Houd in de gaten op de ohmse weerstand van het systeem, die een negatieve invloed hebben op de cel potentieel bij hogere waarden. (I) de slechte werking van het ionuitwisselende membraan, (ii) een te grote ruimte tussen de elektroden, (iii) slecht elektrodeaansluitingen, (iv) laag elektrolyt: Een plotselinge toename van de ohmse weerstand van het systeem kan diverse problemen geven geleidbaarheid, of (v) menging. Een sterke stijging van de ohmse weerstand zeer snel worden gedetecteerd door het controleren van de vereiste overeenstemming spanning waarmee door de potentiostaat te leveren. Indien dit te hoog (> 10 V), zal de potentiostaat softwareprogramma het experiment onderbreken, hoewel dit afhankelijk van de apparatuur.
Membraanvervuiling en scaling te verwachten tijd vooral als echte afvalwater wordt gebruikt als anolyt door de aanwezigheid van tweewaardige kationen zoals Ca2 + en Mg2 +, en het hoge vastestofgehalte 19. Dit leidt tot een verhoogde ohmse weerstand en een hogere celspanning, waardoor het systeem minder efficiënt.
Referentie-elektrode
De referentie-elektrode worden gecontroleerd wekelijks opzichte van een stabiele referentie-elektrode (bijv calomel elektrode) te verzekeren dat de inrichting wordt gebruikt op de juiste vaste potentiaal. Plaats de referentie-elektrode in het systeem zodanig dat gasbellen niet kan worden gevangen bij de referentie-elektrode (aansluiting aan de zijkant van de reactor, niet geplaatst).
Zuurstof inbraak
Zoals de biofilm is zuurstof-gevoelig is, moet zuurstof inbraak worden ten allen tijde vermeden. Het influent vat en anoderuimte moeten griep zijnhed met stikstofgas tijdens het opstarten van de reactor. Terwijl het experiment wordt uitgevoerd, kan een lage stroomdichtheid het gebruik van O2 als elektronenacceptor in plaats van de anode-elektrode te geven. Controleer alle aansluitingen en leidingen (vooral pomp slang) om lucht lekken op te sporen. Zuurstof inbraak kan worden opgespoord door middel resazurin, maar deze verbinding kan interfereren met de elektrode-actieve biofilm 20.
Strippen en absorptie efficiëntie
Hoge striprendement worden gehandhaafd ammoniak verlies uit de kathode effluent te vermijden en om terugdiffusie van opgeloste NH3 het anodecompartiment voorkomen. Derhalve wordt een minimale gas vloeistofverhouding van 1000 (G / L) aanbevolen. Het gebruik van Raschigringen is absoluut noodzakelijk om de vloeistof / gas overdracht gunst tijdens het strippen. De absorptie-efficiëntie hoog naar een lage concentratie van NH3 handhaven in het stripgas. De pH van de absorption kolom onder 4 bewaard.
Onvoldoende gas recirculatie
De kracht van de recirculatie pomp (membraan vacuümpomp, VWR) en daardoor het gasdebiet kan afnemen in de tijd onder invloed van vocht en schaling. Installeer een water val voorafgaand aan de inlaat van de vacuümpomp en reinig het membraan hoofd van de pomp regelmatig te voorkomen en haal scaling.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Carbon Felt 3.18 mm Thick | Alfa Aesar | ALFA43199 | Used as bioanode, 110 mm x 110 mm |
| Ti electrode coated with Ir MMO | Magneto Special Anodes (The Netherlands) | Used as stable anode for electrochemical tests | |
| Stainless steel mesh | Solana (Belgium) | RVS 554/64: material AISI 316L, mesh width: 564 micron, wire thickness: 140 micron, mesh number: 36,6 | Used as cathode, 110 mm x 110 mm |
| Stainless steel plate | Solana (Belgium) | inox 304 sheet, thickness: 0.5 mm | Used as current collector for the bioanode |
| Ag/AgCl Reference Electrode | Bio-Logic (France) | A-012167 RE-1B | |
| Potentiostat (VSP Multipotentiostat) | Bio-Logic (France) | ||
| EC Lab | Bio-Logic (France) | software for performing electrochemistry measurements | |
| Cation Exchange Membrane | Membranes International (USA) | Ultrex CMI-7000 | Pretreated according to the manufacturers' instructions |
| Turbulence Promotor mesh | ElectroCell Europe A/S (Tarm, Denmark) | EPC20432-PP-2 | spacer material, 110 mm x 110 mm |
| Connectors | Serto | 1,281,161,120 | Other sizes possible, dependant on tubing type and size of holes in frames |
| Strip and absorption column | In house design | ||
| Tubing | Masterflex | HV-06404-16 | |
| Gas bag | Keika Ventures | Kynar gas bag with Roberts valve | |
| Rashig Rings | Glasatelier Saillart (Belgium) | Raschig rings 4 x 4 mm | Put inside the strip and absorption column to improve the air/liquid contact. Available with many suppliers |
| Rubber sheet | Cut to fit on the perspex frames | ||
| Perspex reactor frames | Vlaeminck, Beernem | In-house design, see tab "reactor frames" in this file |
References
- Verstraete, W., Van de Caveye, P., Diamantis, V. Maximum use of resources present in domestic "used water". Bioresource Technology. 100 (23), 5537-5545 (2009).
- Lei, X., Sugiura, N., Feng, C., Maekawa, T. Pretreatment of anaerobic digestion effluent with ammonia stripping and biogas purification. Journal of Hazardous Materials. 145 (3), 391-397 (2007).
- Siegrist, H. Nitrogen removal from digester supernatant-comparison of chemical and biological methods. Water Science and Technology. 34 (1), 399-406 (1996).
- Desloover, J., Abate Woldeyohannis, A., Verstraete, W., Boon, N., Rabaey, K. Electrochemical Resource Recovery from Digestate to Prevent Ammonia Toxicity during Anaerobic Digestion. Environmental Science & Technology. 46 (21), 12209-12216 (2012).
- Kim, J. R., Zuo, Y., Regan, J. M., Logan, B. E. Analysis of ammonia loss mechanisms in microbial fuel cells treating animal wastewater. Biotechnology and Bioengineering. 99 (5), 1120-1127 (2008).
- Emerson, K., Russo, R. C., Lund, R. E., Thurston, R. V. Aqueous ammonia equilibrium calculations: effect of pH and temperature. Journal of the Fisheries Board of Canada. 32 (12), 2379-2383 (1975).
- Kuntke, P., Sleutels, T. H. J. A., Saakes, M., Buisman, C. J. N. Hydrogen production and ammonium recovery from urine by a Microbial Electrolysis Cell. International Journal of Hydrogen Energy. 39 (10), 4771-4778 (2014).
- Guo, K., et al. Surfactant treatment of carbon felt enhances anodic microbial electrocatalysis in bioelectrochemical systems. Electrochemistry Communications. 39, 1-4 (2014).
- Guo, K., Chen, X., Freguia, S., Donose, B. C. Spontaneous modification of carbon surface with neutral red from its diazonium salts for bioelectrochemical systems. Biosensors and Bioelectronics. 47, 184-189 (2013).
- Standard Methods For The Examination Of Water And Wastewater. Rice, E. W., Greenberg, A. E., Clesceri, L. S., Eaton, A. D. , American Public Health Association. (1992).
- Andersen, S. J., et al. Electrolytic Membrane Extraction Enables Production of Fine Chemicals from Biorefinery Sidestreams. Environmental Science & Technology. 48 (12), 7135-7142 (2014).
- Harnisch, F., Rabaey, K. The Diversity of Techniques to Study Electrochemically Active Biofilms Highlights the Need for Standardization. Chemsuschem. 5 (6), 1027-1038 (2012).
- Clauwaert, P., et al. Minimizing losses in bio-electrochemical systems: the road to applications. Applied Microbiology and Biotechnology. 79 (6), 901-913 (2008).
- Atkins, P., De Paula, J. Elements of Physical Chemistry. , Oxford University Press. Oxford, UK. (2012).
- Aelterman, P., Freguia, S., Keller, J., Verstraete, W., Rabaey, K. The anode potential regulates bacterial activity in microbial fuel cells. Applied Microbiology and Biotechnology. 78 (3), 409-418 (2008).
- Kuntke, P., et al. Ammonium recovery and energy production from urine by a microbial fuel cell. Water Research. 46 (8), 2627-2636 (2012).
- Liu, H., Cheng, S., Logan, B. E. Power Generation in Fed-Batch Microbial Fuel Cells as a Function of Ionic Strength. Temperature, and Reactor Configuration. Environmental Science & Technology. 39 (14), 5488-5493 (2005).
- Gimkiewicz, C., Harnisch, F. Waste Water Derived Electroactive Microbial Biofilms: Growth, Maintenance, and Basic Characterization. JoVE. (82), e50800 (2013).
- Ping, Q., Cohen, B., Dosoretz, C., He, Z. Long-term investigation of fouling of cation and anion exchange membranes in microbial desalination cells. Desalination. 325, 48-55 (2013).
- Guerin, T., Mondido, M., McClenn, B., Peasley, B. Application of resazurin for estimating abundance of contaminant-degrading micro-organisms. Letters in Applied Microbiology. 32 (5), 340-345 (2001).
