علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

ارزیابی عملکرد یک پیل نمک‌زدای میکروبی با کاتد زیستی برای نمک‌زدایی از آب شور

نوع مقاله : مقالات علمی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی شیمی-بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
2 دانشیار گروه مهندسی شیمی-بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
چکیده
پیل‌های نمک‌زدایی میکروبی یک فناوری جدید و پایدار هستند که از فعالیت‌های متابولیکی ریزاندامگان‌ها برای تولید الکتریسیته، تصفیه فاضلاب و نمک‌زدایی آب دریا استفاده می‌کنند. این فناوری راه‌حلی امیدوارکننده برای رسیدگی به مسئله رو به رشد کمبود آب جهانی از طریق فرآیندی سازگار با محیط‎زیست ارائه می‎دهد. در این مطالعه، عملکرد یک پیل نمک‌زدایی میکروبی با دو کاتد زیستی، شامل لجن هوازی و ریزجلبک کلرلا ولگاریس که برای نمک‌زدایی آب شور مورد ارزیابی قرارگرفت. بیشترین بازده نمک‌زدایی در پیل با کاتد لجن هوازی به‎میزان 75% و با حداکثر نرخ حذف نمک 72/0 گرم در لیتر در ساعت به‌دست آمد. در حالی‌که در پیل با کاتد جلبکی، بازده نمک‌زدایی 61% و حداکثر نرخ حذف نمک 41/0 گرم در لیتر در ساعت ثبت شد. علاوه‎بر این، حداکثر چگالی توان برای پیل با ریزجلبک کلرلا ولگاریس و لجن هوازی به‎ترتیب برابر با 456 و 841 میلی وات بر مترمربع بود. حضور جامعه میکروبی متنوع و فعال متابولیکی در لجن هوازی که قابلیت احیای واکنش نهایی دریافت الکترون را دارند در اتاقک کاتد و روی سطح الکترود آن می‌توانند ظرفیت دریافت الکترون را در اتاقک کاتد به‎طور قابل‎توجهی افزایش دهند.
کلیدواژه‌ها

 
Ahmed, F.E., Khalil, A., and Hilal, N., (2021), “Emerging desalination technologies: Current ‎status, challenges and future trends”, Desalination, 517, 115183, https://doi.org/10.1016/j.desal.2021.115183.
Al-Mamun, A., Ahmad, W., Baawain, M.S., Khadem, M., and Dhar, B.R., (2018), “A review of ‎microbial desalination cell technology: Configurations, optimization and applications.”, Journal of Cleaner Production, 183, 458-480,‎ https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.02.054.
Ebrahimi, A., Najafpour, G.D., and Kebria, D.Y., (2018), “Performance of microbial desalination cell for salt removal and energy generation using different catholyte solutions”, Desalination, 432, 1-9, https://doi.org/10.1016/j.desal.2018.01.002.
Eke, J., Yusuf, A., Giwa, A., and Sodiq, A., (2020), “The global status of desalination: An ‎assessment of current desalination technologies, plants and capacity”, Desalination, 495, 114633,‎ https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114633.
Jafary, T., Al-Mamun, A., Alhimali, H., Baawain, M.S., Rahman, S., Tarpeh, W.A., Dhar, ‎B.R., and Kim, B.H., (2020), “Novel two-chamber tubular microbial desalination cell for ‎bioelectricity production, wastewater treatment and desalination with a focus on self-‎generated pH control”, Desalination, 481, 114358, https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114358.
Kokabian, B., and Gude, V.G., (2015), “Sustainable photosynthetic biocathode in microbial desalination cells”, Chemical Engineering Journal, 262, 958-965, https://doi.org/10.1016/j.cej.2014.10.048.
Pandit, S., Sengupta, A., Kale, S., and Das, D., (2011), “Performance of electron acceptors in ‎catholyte of a two-chambered microbial fuel cell using anion exchange membrane”, ‎Bioresource Technology, 102, 2736-2744,‎ https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.11.038.
Rabiee, R., Zamir, S.M., and Sedighi, M., (2022), “Degradation of phenol in the bio-cathode of a ‎microbial desalination cell with power generation and salt removal”, Bioelectrochemistry, 148, ‎‎108258, https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2022.108258.
Sadeq, A.M., and Ismail, Z.Z., (2023), “Sustainable application of tubular photosynthesis ‎microbial desalination cell for simultaneous desalination of seawater for potable water supply ‎associated with sewage treatment and energy recovery”, Science of The Total Environment, 875, ‎‎162630,‎ https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162630.
Saeed, H.M., Husseini, G.A., Yousef, S., Saif, J., Al-Asheh, S., Fara, A.A., Azzam, S., ‎Khawaga, R. and Aidan, A., (2015), “Microbial desalination cell technology: A review and a ‎case study”, Desalination, 359, 1-13,‎ https://doi.org/10.1016/j.desal.2014.12.024.
Zamanpour, M.K., Kariminia, H.R., and Vosoughi, M., (2017), “Electricity generation, desalination and microalgae cultivation in a biocathode-microbial desalination cell”, Journal of Environmental Chemical Engineering, 5, 843-848, https://doi.org/10.1016/j.jece.2016.12.045.
دوره 10، شماره 1
بهار 1404
صفحه 41-48

  • تاریخ دریافت 04 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 20 آبان 1403
  • تاریخ پذیرش 10 آذر 1403