工业排放的废水会造成不利的生态影响。常用的传统废水处理技术在去除有机物和营养物质(N和P)方面效率很高，但在降低盐度方面效果较差。高盐浓度是限制再生水广泛使用的主要挑战。人们还认为，无机成分对工业过程的可持续性有负面影响。海水淡化是一个很有前途的选择，但现有的技术是能源和资本密集型的。另外，生物电化学脱盐工艺被证明是一种用于能源回收、处理和有价值化学品合成的新技术。

图1所示。利用非生物阴极和生物阴极的微生物辅助脱盐机理示意图。

该研究的具体目的是比较评估生物和非生物阴极在微生官方manbetx手机版物和电化学结合机制下在海水淡化及其回收、废水处理和生物发电方面的潜力。本研究模拟了海水淡化的实际情况，并研究了资源回收和废水处理的互补功能，这些功能适用于未来的可扩展性。通过对微生物电化学系统(MES)上述功能的深入研究，可以看出阴极及其还原反应对产物形成的重要性。此外，化学和非生物阴极;最近正在研究利用微生物催化剂促进还原的生态友好型生物阴极。因此，在本研究中，利用设计的模拟现场条件的合成废水对非生物和生物阴极进行了比较评估。

在这项研究中，我们使用了一个三室MES，其中阳极、中间和阴极分别被放置阴离子和阳离子交换膜所分割。阳极室中的厌氧细菌代谢有机物，从而产生释放到溶液中的电子和质子。AEM防止带正电的物质离开阳极;因此，带负电荷的物质从中间腔室移动到阳极;导致酸的形成。在阴极，腔室电子被消耗，导致带正电荷的物质通过CEM从中间腔室移动到阴极腔室;中间腔室中离子种类的损失导致海水淡化，而不需要外部施加电能或水压。通过这种方法，离子在电流生成过程中跨膜的运动提供了一种改变水化学的方法，这种方法可以用于实现增值产品。此外，另一种设置的藻类生物阴极显示了藻类在阴极侧的原位产氧对电子迁移率的影响。

图2所示。微生物电化学系统的去除效率:a)开路和闭路中MES-A和b) MES-B。

非生物阴极(MES-A)和生物阴极(MES-B)产生的最大开路电压分别为~ 700 mV和~ 600 mV。观察到的差异归因于微生物多样性的丰富产生了生物电化学梯度，影响了离子从中盐水室向阳极/阴极室的转移流出。此外，根据溶液电导率的变化，MES-A和MES-B的总溶解盐去除率分别约为75%和63%，而MES-A和MES-B的底物去除率分别为55%和65%(图2)。我们注意到，由于微生物电化学梯度的变化，溶液电导率和底物降解随电路操作的不同而存在显著差异。此外，各腔室的pH变化和缓冲作用与阳极VFA的产生是本研究的结果。官方manbetx手机版

MES操作的关键在于终端电子受体(TEA)的阴极电子还原。在众多电子受体中，氧因其高还原电位和可用性而被认为是实用的。然而，空气阴极的主要限制是它们在环境条件下的氧化还原动力学较慢;因此，这些阴极需要昂贵的催化剂材料(如铂)，以尽量减少与氧还原相关的电阻。另一个缺点是，在放大过程中，用于保持空气阴极中最佳溶解氧浓度的机械设备需要高能量。因此，使用生物阴极的被动制氧方法可能是解决这一问题的可持续解决方案。在这种情况下，生物阴极(即使用混合微藻作为生物催化剂来接受电子)提供了一种不同的途径，避免了使用化学催化剂进行氧还原，从而提高了微生物海水淡化系统的经济可行性和环境可持续性，并为生产有价值的商品提供了灵活性。微生物脱盐在目前的脱盐技术中具有巨大的潜力，因为它是一种环保的过程，可以作为后续反渗透过程的预处理，显著降低能源成本和膜污染限制，以及在低盐浓度下的阴极产物回收，对未来的应用有意义。

G.N. Nikhil, Dileep Kumar Yeruva, Y.V. Swamy, S. Venkata Mohan
生物工程与环境科学(蜜蜂)，
印度化学技术研究所(CSIR-IICT)，印度海得拉巴

出版

评估利用非缓冲微生物电化学系统通过废水处理和除盐来回收资源的潜在阴极。
Nikhil GN, Yeruva DK, Venkata Mohan S, Swamy YV
博瑞科技2016年9月

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