مشخصات پژوهش

صفحه نخست /کاربرد بیو آند در سیستم های ...
عنوان کاربرد بیو آند در سیستم های بیوالکتروشیمیایی برای حذف آمونیوم از محلولهای آبی
نوع پژوهش طرح تحقیقاتی اعضای هیات علمی
کلیدواژه‌ها سیستم بیوالکتروشیمیایی، سلول های سوختی، حذف آمونیوم، بیوآند
چکیده امروزه عمدتا انرژی مورد نیاز انسانها از سوخت های فسیلی تهیه می شود که این منبع انرژی تجدید ناپذیر بوده و احتراق آنها باعث انتشار بسیاری از آلاینده های هوا بویژه دی اکسید کربن در محیط زیست می شود. نگرانیها از تشدید روز افزون انتشار آلاینده ها، تغییرات آب و هوایی جهان وکمبود ذخایر انرژی باعث گسترش مطالعات در جهت استفاده از شیمی سبز و انرژی های نو و تجدیدشونده به عنوان منابع انرژی گردیده است. از جمله این روشهای سبز سیستمهای بیوالکتروشیمیایی (BES) می باشد که از زیست توده به عنوان مواد تجدید پذیر برای تولید انرژی استفاده کرده و یک تکنولوژی نوین برای حذف و بازیافت مواد آلی و دیگر آلاینده های معدنی مانند نوترینت ها، هیدروکربنها ی نفتی، حلالهای کلر، پرکلرات و رنگهای آزو و انواع فلزات از محیط های آبی می باشد. در یک سیستم بیو الکتروشیمایی(BES) مواد آلی توسط میکروارگانیسم ها اکسید شده و الکترون تولیدی در این فرایند اکسیداسیون برای تولید انرژی، ترکیبات شیمیایی و یا احیاء و بازیافت فلزات استفاده می گردد. تمامی سیستمهای BES بر اساس فعالیت الکتروشیمیایی میکروارگانیسم ها بنا نهاده شده است به طوریکه با استفاده از باکتری ها، مواد آلی تجزیه و انرژی تولید می گردد. یک سیستم بیوالکتروشیمیایی از دو قسمت آند و کاتد تشکیل شده که در آند عمل اکسایش و در کاتد عمل کاهش انجام می شود. اصول بهره برداری از BES در استخراج و انتقال الکترون از سلولهای میکروبی بر روی الکترود آند می باشد با توجه به استقرار باکتریها بر روی الکترود آند به آن بیوآند گفته می شود. با استفاده از بیوآند مواد آلی و سایر ترکیبات به عنوان الکترون دهنده در محفظه آند اکسید شده و با توجه به فعالیت الکتروشیمیایی باکتریها، الکترون به الکترود آند منتقل و از آن طریق به سمت محفظه کاتد حرکت می کند. اغلب محفظه آند و کاتد توسط یک غشای کاتیونی از یکدیگر جدا می شوند این غشاء نسبت به پروتون خاصیت نفوذ پذیری انتخابی دارد و نسبت به آنیونها، الکترون و اکسیژن غیر قابل نفوذ می باشد. لذا الکترون از طریق یک سیم هادی از بیوآند به الکترود کاتد جریان می یابد و پروتون ها تولید شده از میان غشای تبادل نفوذ می کنند تا در محفظه کاتد الکترون ها و پروتون ها با مولکول اکسیژن ترکیب و آب تولید شود. نتایج مطالعات راندمان 98٪ را برای حذف آمونیوم و 81٪ را برای حذف COD در تصفیه یک فاضلاب غنی از نیتروژن در یک شرایط بهینه با استفاده از MFC تک محفظه ای نشان می دهد در ساختمان بیوآند ها برای انتقال الکترون ها به الکترود از باکتریها فعال الکترو شیمیایی مانند خانواده آئروموناس هیدروفیلا، ژئوباکتریاسه استفاده می شود. از پارامتر موثر بر عملکرد بیو آند، جنس الکترود، مساحت سطح الکترود، شکل راکتور، غشای تبادل کاتیونی، pH، درجه حرارت و مقاومت خارجی می باشد. هدف از انجام این مطالعه بررسی کارایی روش بیو-الکتروشیمیایی با استفاده از بیوآند در در حذف آمونیوم و COD از محلولهای آبی بوده که به طور همزمان میزان تولید انرژی الکتریکی نیز مورد بررسی قرار خواهد گرفت. شدت جریان ولتاژ تولیدی، دانسته جریان، توان تولیدی با توجه به غلظت سوبسترا، زمان ماند و تاثیر آن بر روی حذف و راندمان نیز بررسی خواهد شد.
پژوهشگران مصطفی رحیم نژاد (همکار)، مصطفی لیلی (مشاور علمی)، ناهید نویدجوی (همکار)، داود نعمت الهی (مشاور علمی)، علیرضا رحمانی (مجری اصلی)