Elektrokimyasal ve Bioelectrochemically Kaynaklı Amonyum Kurtarma

Sylvia Gildemyn; Amanda K. Luther; Stephen J. Andersen; Joachim Desloover; Korneel Rabaey

doi:10.3791/52405

Yöntem makalesi

Elektrokimyasal ve Bioelectrochemically Kaynaklı Amonyum Kurtarma

12.6K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/52405

⸱

22 Ocak 2015

Sylvia Gildemyn¹ , Amanda K. Luther² , Stephen J. Andersen¹ , Joachim Desloover¹ , Korneel Rabaey¹

¹Laboratory of Microbial Ecology and Technology (LabMET), Ghent University, ²Department of Environmental Sciences, Rutgers University

Bu makalede

Özet

Bir elektrokimyasal ve bir biyoelektrokimyasal sistem kullanarak amonyum bakımından zengin bir akımdan amonyum ekstraksiyonunu gösteriyoruz. Reaktör kurulumu, işletimi ve veri analizi tartışılmaktadır.

Özet

İdrar ve gübre gibi akarsular, tarımda veya kimyada yeniden kullanılmak üzere geri kazanılabilecek yüksek düzeyde amonyum içerebilir. Amonyum bakımından zengin bir akımdan amonyum ekstraksiyonu, bir elektrokimyasal ve bir biyoelektrokimyasal sistem kullanılarak gösterilmiştir. Her iki sistem de akımı sabitlemek (elektrokimyasal hücre için) veya çalışma elektrodunun potansiyelini (biyoelektrokimyasal hücre için) sabitlemek için bir potansiyostat tarafından kontrol edilir. Biyoelektrokimyasal hücrede, elektroaktif bakteriler anodik reaksiyonu katalize ederken, elektrokimyasal hücrede potansiyostat bir akım üretmek için daha yüksek bir voltaj uygular. Hücre boyunca yük dengesinin mevcut ve bunun sonucunda restorasyonu, amonyum gibi katyonların bir katyon değişim zarı boyunca anolitten katolite taşınmasına izin verir. Katolitin yüksek pH'ı, ortamdan sıyrılabilen ve bir asit çözeltisi içinde yakalanabilen amonyak oluşumuna yol açar, böylece değerli bir besin maddesinin geri kazanılmasını sağlar. Membran boyunca amonyum akışı, hem abiyotik hem de biyotik reaktör sistemleri için farklı anolit amonyum konsantrasyonlarında ve akımlarında karakterize edilir. Her iki sistem de amonyum için akım ve uzaklaştırma verimliliklerinin yanı sıra katyon değişim membranı boyunca amonyum transferini sağlamak için gereken enerji girdisine dayalı olarak karşılaştırılır. Son olarak, güvenilirlik, elektrot maliyeti ve oranı gibi temel hususları dikkate alan karşılaştırmalı bir analiz yapılır.

Bu video makalesi ve protokol, elektrokimyasal ve biyoelektrokimyasal amonyak geri kazanım deneyleri yapmak için gerekli bilgileri sağlar. İki durum için reaktör kurulumunun yanı sıra reaktörün çalışması da açıklanmaktadır. Her iki reaktör tipi için veri analizi ve biyoelektrokimyasal ve elektrokimyasal sistemlerin avantajları ve dezavantajları üzerinde duruyoruz.

Giriş

Atıksu önem kazanmaktadır değerli ürünlerin Kurtarma değerli kaynaklar kurtarma olmadan kıt ve tedavi olmak gibi sadece bir maliyet oluşturmaktadır. Atıksu üretimi döngü ¹ kapatmak için yardımcı olabilir enerji ve telafi edilebilir besin ve besin kurtarma hem de içeriyor. Besin kurtarma az yaygın iken anaerobik sindirim yoluyla enerji geri kazanımı, köklü bir süreçtir. Idrar ve gübre gibi sıvı atık derelerden besin Kurtarma yaygın strüvit ve amonyak ^2,3 doğrudan sıyrılması üretimi yoluyla, örneğin, araştırılmıştır. Ancak, kimyasal ek ihtiyacı bu süreçlerin ⁴ bir dezavantajı olduğunu. Burada potasyum ve amonyum hem de dahil ol....