view in publisher's site

The degradation of ibuprofen in a novel microbial fuel cell with [email protected]/SS bio-anode and CuInS2 photocatalytic cathode: Property, efficiency and mechanism

Highlights•A novel Photo-MFC integrating [email protected]/SS and CuInS2 was designed.•CuInS2 was an ideal visible light photocatalytic cathode material.•Ibuprofen (IBU) concentration, pH and reaction kinetics were studied.•The Photo-MFC exhibited high-efficiency, environmentally friendly and stability.•Possible working mechanism and IBU degradation pathway were proposed.AbstractMicrobial fuel cell is an energy-saving bioelectrochemical method for degrading organic pollutants, but it has some limitations in practical application due to the high cathode overpotential, low power output and slow degradation efficiency. Here, a novel photo-catalytic microbial fuel cell (Photo-MFC) coupling with a bioanode and a photocatalytic cathode, is used for ibuprofen (IBU) degradation and simultaneous power generation. Bioanode [email protected] nanotubes/stainless steel ([email protected]/SS) is synthesized through an in-situ polymerization method, and the properties of [email protected] and CNTs are characterized via BET, XRD, SEM and CV techniques. Photocatalytic cathode CuInS2 is characterized by techniques including the XRD, SEM and UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy. And the kinetic data confirmed that the degradation process of IBU under different initial concentrations and different pH conditions conforms to the pseudo-first-order kinetic model. Under optimal conditions, IBU removal rate is 75.94% corresponding to the maximum power density 0.119 W/m2, current density 0.75 A/m2, voltage 950 mV, columbic efficiency (EC) 31%, energy conversion recovery (εE) 11%, cathodic H2O2 efficiency (Rcat) 52%, mineralization current efficiency (MCE) 65.1%. Additionally, •O2− and •OH are proved to be the main reactive oxidative species by trapping experiments, thus electron transfer mechanism of the system and IBU degradation pathway are speculated. Finally, it is verified that the new Photo-MFC could improve the separation of semiconductor photocarriers and enhance the cathode reduction of pollutants, which is a new long-term stable eco-friendly treatment technology for refractory pollutants and provides an experimental basis for the future engineering application.Graphical abstractDownload : Download high-res image (211KB)Download : Download full-size image

تجزیه و تحلیل ایبوپروفن در یک پیل سوختی میکروبی جدید با pani @ CNTs / آند و کاتد photocatalytic photocatalytic: مالکیت، کارایی و مکانیزم

نکات مهم * یک عکس جدید از MFC integrating [ email حفاظت‌شده ] / SS و CuInS۲ طراحی شد. * یک نور مریی برای مواد کاتدی بود. غلظت Ibuprofen (IBU)، PH و سینتیک واکنش مورد مطالعه قرار گرفت. The: MFC کارایی بالا، سازگار با محیط‌زیست و ثبات را نشان داد. مکانیسم کاری ممکن و مسیر تخریب IBU عبارتند از: پیل سوختی ractMicrobial ractMicrobial یک روش صرفه‌جویی در انرژی برای کاهش آلاینده‌های آلی است، اما برخی محدودیت‌ها در کاربرد عملی ناشی از the بالای کاتد، خروجی قدرت پایین و کارایی کاهش کند وجود دارد. در اینجا، یک پیل سوختی میکروبی - ضد میکروبی (عکس - MFC)با یک bioanode و یک کاتد photocatalytic، برای تجزیه و تحلیل ایبوپروفن (IBU)و تولید همزمان برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. Bioanode [ email protected ] / فولاد ضدزنگ ([ email حفاظت‌شده ] / SS)از طریق روش پلیمریزاسیون در محل، و خواص [ email حفاظت‌شده ] و CNT ها از طریق techniques، XRD، SEM و CV مشخص می‌شوند. CuInS۲ کاتدی photocatalytic با تکنیک‌هایی از جمله XRD، SEM و UV - vis، طیف‌سنجی بازتابندگی پخش مشخص می‌شود. و داده‌های سینتیک تایید کردند که فرآیند تخریب of تحت غلظت‌های اولیه مختلف و شرایط PH متفاوت با مدل کینتیک pseudo مرتبه اول مطابقت دارد. تحت شرایط بهینه، نرخ حذف IBU برابر با حداکثر چگالی توان W / m۲، چگالی جریان ۰.۷۵ %، بازدهی columbic (EC)۱۱ %، راندمان تبدیل انرژی (εE)۵۲ %، بازده جریان H [ ۲ ] (Rcat)۶۵.۱ % است. علاوه بر این، ثابت شده‌است که در واکنش به به دام انداختن آزمایش‌ها، واکنش اکسیژن اصلی واکنش پذیر اصلی است، بنابراین مکانیزم انتقال الکترون سیستم و مسیر تخریب IBU فرض می‌شود. در نهایت، تایید می‌شود که the جدید - MFC می‌تواند جداسازی of نیمه‌هادی را بهبود بخشیده و کاهش کاتدی آلاینده‌ها را افزایش دهد، که یک اساس تجربی برای pollutants مهندسی آتی است (۲۱۱ KB)بارگیری: دانلود تصویر با اندازه بالا (۲۱۱ کیلوبایت).
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • ترجمه مقاله Renewable Energy, Sustainability and the Environment
  • مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
  • ترجمه مقاله انرژی تجدید پذیر، پایداری و محیط زیست
  • مقاله Strategy and Management
  • ترجمه مقاله Strategy and Management
  • مقاله استراتژی و مدیریت
  • ترجمه مقاله استراتژی و مدیریت
  • مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • ترجمه مقاله Industrial and Manufacturing Engineering
  • مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • ترجمه مقاله مهندسی صنایع و ساخت
  • مقاله General Environmental Science
  • ترجمه مقاله General Environmental Science
  • مقاله علوم محیطی عمومی
  • ترجمه مقاله علوم محیطی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.