عنوان

اصلاح الکترود آند با تثبیت بیوهیبرید خمیرکربنی / هیدروکسید دوگانه‌ی لایه‌ای / ‮‭Ni۲Zn۰.۵Fe‬ باکتری و بررسی عملکرد آن در پیل سوختی میکروبی,‮‭Modification of anode electrode by the immobilization of carbon paste / Ni۲Zn۰.۵Fe LDH / bacteria biohybrid and the investigation of its performance in microbial fuel cell‬

Number

‭۲۲۵۱۸پ‬

.Language of Text, Soundtrack etc

per

Title Proper

اصلاح الکترود آند با تثبیت بیوهیبرید خمیرکربنی / هیدروکسید دوگانه‌ی لایه‌ای / ‮‭Ni۲Zn۰.۵Fe‬ باکتری و بررسی عملکرد آن در پیل سوختی میکروبی

Parallel Title Proper

‮‭Modification of anode electrode by the immobilization of carbon paste / Ni۲Zn۰.۵Fe LDH / bacteria biohybrid and the investigation of its performance in microbial fuel cell‬

First Statement of Responsibility

/زهرا انصاری اوزی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: شیمی

Date of Publication, Distribution, etc.

، ‮‭۱۳۹۸‬

Name of Manufacturer

، افشاری

Specific Material Designation and Extent of Item

‮‭۱۰۱‬ص‬

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Dissertation or thesis details and type of degree

کارشناسی ارشد

Discipline of degree

شیمی کاربردی

Date of degree

‮‭۱۳۹۸/۱۱/۱۵‬

Body granting the degree

تبریز

Text of Note

پیل سوختی میکروبی ‮‭MFC‬ تکنولوژی نویدبخشی برای تولید الکتریسیته از اکسایش بی‌هوازی موادآلی با استفاده از باکتری‌ها به عنوان بیوکاتالیست و بطور همزمان، تصفیه فاضلاب می‌باشد .عملکرد ‮‭MFC‬به عوامل زیادی نظیر الکترودهای مورد استفاده، سرعت تجزیه سوبستراهای آلی، سرعت انتقال الکترون از سلول‌های باکتری به الکترود، نحوه حضور میکروارگانیسم‌ها در سیستم) سوسپانسیون یا تثبیت شده (و به خصوص به تعاملات بین باکتری و سطح الکترود وابسته است .تاثیر روش تثبیت میکروارگانیسم‌ها بر روی سطح الکترود آند در عملکرد پیل سوختی میکروبی، از مواردی است که تحقیقات کمی در این زمینه مورد مطالعه قرار گرفته است .در کار پژوهشی حاضر، برای کاهش معایب تثبیت باکتری به روش بیوفیلم، از جمله زمان بر بودن تثبیت میکروارگانیسم‌ها، چسبندگی پایین میکروارگانیسم، عدم کنترل ضخامت مطلوب بیوفیلم بر روی سطح الکترود و احتمال تخریب بیوفیلم بر اثر همزدن آنولیت، از تثبیت باکتری به روش بیوهیبرید در الکترود آند ‮‭MFC‬ استفاده شد .برای تثبیت باکتری به روش بیوهیبرید، خمیر کربنی مورد استفاده قرار گرفت .عملکرد ‮‭MFC‬ زمانی که باکتری به روش بیوهیبرید و بیوفیلم تثبیت شد، مورد بررسی قرار گرفت .تثبیت باکتری به روش خمیر کربنی بیوهیبریدی باعث کاهش معایب ذکر شده در روش بیوفیلم گردید .همچنین حداکثر ولتاژ، چگالی توان، حذف ‮‭COD‬ و بازده کولنی در حالت خمیر کربنی بیوهیبریدی در مقایسه با حالت بیوفیلم بهبود یافت .تصاویر ‮‭SEM‬ مربوط به تثبیت باکتری به روش بیوفیلم و خمیر کربنی بیوهیبریدی بیانگر رشد مطلوب باکتری در هر دو حالت بوده و همچنین تثبیت باکتری به روش بیوهیبریدی به دلیل ایجاد ساختار ناهمگن باعث ایجاد ساختار متخلخل شد .ساختار متخلخل در حالت خمیر کربنی بیوهیبریدی به دلیل افزایش مساحت سطح، منجر به تسهیل انتقال‌های الکترونی و کاهش مقاومت داخلی سیستم گردید .به منظور بهبود عملکرد ‮‭MFC‬ و اصلاح خمیرکربنی بیوهیبریدی از دو نوع هیدروکسید دوگانه‌ی لایه‌ای‮‭LDH - CoMgAl‬و‮‭LDH - Ni۲Zn۰.۵Fe‬استفاده شد .در ابتدا نانولایه‌های هیدروکسید دوگانه لایه‌ای سنتز شد .تصاویر ‮‭SEM‬ و آنالیز ‮‭XRD‬ نمونه‌های پودری ‮‭LDH‬ ها بیانگر سنتز موفقیت آمیز این نانولایه‌ها می باشند .آنالیز ‮‭MAP‬ نشانگر توزیع یکنواخت نانولایه‌های هیدروکسید دوگانه‌ی لایه‌ای‮‭LDH - Ni۲Zn۰.۵Fe‬و‮‭LDH - CoMgAl‬داخل خمیر کربنی بیوهیبریدی می‌باشد .تصاویر ‮‭SEM‬ گرفته شده از سطح مقطع هر دو الکترود آند با خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح شده با نانولایه‌های‮‭LDH - Ni۲Zn۰.۵Fe‬و‮‭LDH - CoMgAl‬نشان‌دهنده توزیع یکنواخت باکتری و نانولایه‌های‮‭LDH‬ ها داخل خمیر کربنی بیوهیبریدی می‌باشد و همچنین فضای متخلخل در مقایسه با خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح نشده با نانولایه‌های‮‭LDH‬ ها افزایش یافته‌است .عملکرد پیل سوختی میکروبی با خمیرکربنی بیوهیبریدی اصلاح شده با نانولایه‌های‮‭LDH - CoMgAl‬و‮‭LDH - Ni۲Zn۰.۵Fe‬به عنوان الکترود آند، با اندازه‌گیری مقدار ولتاژ خروجی، چگالی توان و حذف ‮‭COD‬ و بازده کولنی مورد بررسی قرار گرفت .بهبود چشمگیری در مقدار چگالی توان و ولتاژ در هر دو خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح شده با نانولایه‌های‮‭LDH - CoMgAl‬و‮‭LDH- Ni۲Zn۰.۵Fe‬نسبت به حالت خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح نشده مشاهده شد .حداکثر چگالی توان در سیستم ‮‭MFC‬ با خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح شده با نانولایه‌های‮‭LDH - CoMgAl‬و‮‭LDH - Ni۲Zn۰.۵Fe‬به ترتیب ‮‭mW/m۳ ۴۴/۲۵۷‬ و ‮‭mW/m۳ ۳۵/۵۴۵‬در حالی که برای خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح نشده ‮‭mW/m۳ ۸۶‬ به دست آمد .حداکثر ولتاژ به ترتیب برای خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح شده با نانولایه‌های‮‭LDH - CoMgAl‬و‮‭LDH - Ni۲Zn۰.۵Fe‬برابر ‮‭mV ۳۰۱‬و ‮‭mV ۸۷/۴۴۹‬در حالی که برای خمیر کربنی بیوهیبریدی اصلاح نشده ‮‭mV ۲۱۹‬به دست آمد

Text of Note

LDH nanosheets as anode electrode in the MFC was obtained 301 mV and 449.87 mV, respectively, while for unmodified biohybrid carbon paste it was calculated equal to 219 mV -LDH and Ni2Zn0.5Fe-LDH nanosheets as anode electrode were 257.44 and 545.35 mW/m3, respectively, while for unmodified biohybrid carbon paste it was 86 mW/m3. The maximum voltage for modified biohybrid carbon paste with CoMgAl-LDH and Ni2Zn0.5Fe-LDH nanosheets compared with unmodified biohybrid carbon paste. The maximum power densities in the MFC systems with modified biohybrid carbon pastes of CoMgAl-LDH and Ni2Zn0.5Fe-modified biohybrid carbon paste was investigated by measuring output voltage, power density, COD removal, and coulombic efficiency. Significant improvement in the power density and the output voltage was observed in both modified biohybrid carbon paste with CoMgAl-LDH nanosheets represent the homogeneous distribution of bacteria and LDHs in the carbon paste. Also, the porousity increased when LDH samples were used to modify the carbon paste. The performance of microbial fuel cells with LDH-LDH and CoMgAl-section SEM images of the carbon paste electrodes modified using Ni2Zn0.5Fe-LDH nanosheets in the biohybrid carbon paste. The cross-LDH and CoMgAl-LDH. Initially, the layered double hydroxide nanosheets were synthesized. The SEM images and XRD analyses of the powder LDH samples indicated the successful synthesis of nanosheets. The MAP analysis indicated the homogeneous distribution of Ni2Zn0.5Fe-LDH and CoMgAl-time requirement for biofilm formation, the low adhesion of the microorganisms to the electrodes, the control of the suitable thickness of the biofilm and the destruction of the biofilms due to the anolyte mixing, the bacteria was fixed in the form of biohybrid in MFC anode electrode. For the stabilization of the microorganism by the biohybrid approach, carbon paste was used. The performances of the MFC in biofilm and biohybrid forms were evaluated. Immobilization of the bacteria in biohybrid form decreased the biofilm defects. Also, the maximum voltage, power density, COD removal, and Coulombic Efficiency were improved. The SEM images related to the immobilization of the bacteria by biofilm approach and biohybrid carbon paste expressed favorable growth of the bacteria in both conditions, also the immobilization of the bacteria by biohybrid form made a porous structure. The porous structure in the biohybrid carbon paste facilitated the mechanism of the electron transfer and reducing the internal resistance of the system. The performance of the MFC and modified biohybrid carbon paste improved by using of the layered double hydroxide types Ni2Zn0.5Fe-The microbial fuel cell (MFC) is a promising technology for generating electricity from anaerobic oxidation of organic materials using bacteria as biocatalysts and at the same time wastewater treatment. The performance of the MFC depends on the many factors, such as the electrodes used, the oxidation rate of the organic substrate, the electron transfer from the bacteria to the electrodes, the presence of microorganisms in the system (the suspensions form or stabilized) and in particular the interactions between the bacteria and the electrode components. The effect of microorganism immobilization on the anode electrode surface on MFC performance is is a field that is almost new. In the present study, to reduce the defects of the immobilization of the bacteria by biofilm approach, such as the long

Parallel Title

‮‭Modification of anode electrode by the immobilization of carbon paste / Ni۲Zn۰.۵Fe LDH / bacteria biohybrid and the investigation of its performance in microbial fuel cell‬

انصاری اوزی، زهرا

Ansari Ouzi, Zahra

Public note

سیاه و سفید

نمایه‌سازی قبلی