自驱动MFC-MEC梯级回收钨钼锡的化学阴极互作与Fe(III)强化效应研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51578104
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E10.环境工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

A microbial fuel cell (MFC) and a microbial electrolysis cell (MEC) are regarded as promising technologies to achieve metal wastewater treatment with simultaneous value-added metal products. The main challenges of MFC and MEC include only recovering single metals using MFC or MEC, requiring energy consumption in MEC, low power density in MFC and difficulties for utilizing power from MFC. The newly developed self-driven MFC-MEC systems can hurdle the drawbacks of MFC and MEC, and in situ utilize electricity generated from MFC to power MEC for wastewater treatment with simultaneous value-added products and no any external energy consumption. Considering the characters of practical wastewaters containing tungsten, molybdenum and tin of high concentration, and multiple components and pHs, together with merits of abiotic cathodes in self-driven MFC-MEC systems as well as Fe(III) as a mediator and abundant element on the earth, the self-driven MFC-MEC systems for sequential recovery of tungsten, molybdenum and tin from wastewater under abiotic cathode interaction and Fe(III) augumentation are proposed. Main contents include: 1) the efficiency of MFC-MEC systems for sequentially recovering tungsten, molybdenum and tin from mixed wastes, and product morphology are explored; 2) the successful interaction of abiotic cathodes in MFC-MEC systems, and the mechanism inside are clarified; 3) the enhanced system performance with the mediator of Fe(III) is explored; and 4) the relationship among abiotic cathode, Fe(III) mediator, final metal electron acceptor, and metal product in the MFC-MEC systems is elucidated based on key influencing factors and multiple batch cycle/continuous operation. This study will put forward new methods for separating and recovering tungsten, molybdenum and tin from wastewaters, clarify interaction of abiotic cathodes in MFC-MEC systems, and provide an effective strategy of Fe(III) as a mediator for enhanced system performance. Results from this work will enrich and develop the principles of MFC and MEC, as well as broaden the applicable field and scope of bioelectrochemical technologies. The theoretical importance and practical significance are thus evident.
原位利用微生物燃料电池(MFC)驱动微生物电解池(MEC)的自驱动MFC-MEC生成有价化学品是生物电化学技术重要发展方向。针对钨钼锡混合废水底物浓度高、成分复杂、pH范围广的现实,结合化学阴极MFC和MEC优势与进展、Fe(III)的介体作用与广泛存在现状,本项目提出自驱动MFC-MEC梯级回收钨钼锡的化学阴极互作与Fe(III)强化效应研究。内容包括:考察自驱动MFC-MEC梯级回收钨钼锡效能与产物形貌;剖析制约系统效能的电极互作效应与机制;提出Fe(III)强化系统性能的方法;基于关键因素的影响,阐明阴极电极、Fe(III)、金属电子受体、金属产物间关系与作用。该工作的开展将不仅提出钨钼锡的分离与回收新方法,明晰阴极电极互作效应机制,而且提出Fe(III)强化系统回收效能的新思路。这将会丰富和发展MFC、MEC基础理论,拓展生物电化学技术应用领域和使用范围,具有重要的理论和现实意义。

结项摘要

围绕钨钼锡废水处理与回收现状,结合生物电化学系统(BESs)特点,系统开展了自驱动堆砌式微生物燃料电池(MFCs)-微生物电解池(MECs) (Chem Eng J 2017, 327: 584-596; ZL 201610031987.2)、阴极与阳极物质流耦合环路MFCs(Sci Total Environ 2019, 651: 1698-1708)、序批式不同阴极电子受体MFCs(ChemElectroChem 2018, 5: 1658-1669; ZL 201710316396.4; ZL 201611002755.0)、双室空气阴极MFCs(Electrochim Acta 2017, 247: 880-890)、光助双室空气阴极MECs(J Photochem Photobiol A-Chem 2018, 357: 156-167)等回收/分离混合金属钨钼锡铁研究。发现钨、钼和/或锡比例、溶液pH 显著影响混合金属沉积和分离(J Hazard Mater 2018, 353: 348-359);阐明了溶解氧、外阻、光照强度和运行时间通过影响原位H2O2生成过氧化钨和过氧化钼中产物、降低阴极氧化还原过电势而影响系统效能的作用机制;发现了钨钼组分与乙酸钠的“互惠”作用是40 L单室MECs高效回收钨钼混合金属同步利用乙酸钠副产氢气过程的关键,而阴极和阳极的电化学活性菌群随进料组分、停留时间变化的演变是系统高性能运行的基础(Water Res 2019, 162: 358-368; ZL201810685425.9);基于原位沉积钨钼催化作用,巧妙利用厌氧/好氧条件、调控Fe(III)剂量,实现了光助阴极MFCs降解/矿化甲基橙(Appl Catal B-Environ 2019, 245: 672-680; 专利:201711156132.3)和甲硝唑(Chem Eng J 2019, 376: 119566);并总结和展望了BESs回收金属研究现状和技术瓶颈(Book chapter, Springer, 2019)。研究结果提供了清洁有效的钨钼锡金属回收与分离新方法,丰富了BESs研究内容,拓展了其应用领域和使用范围。共发表第一标注SCI主流期刊论文9篇和论著/章1项,IF总和65.2,均篇IF 7.24;发明专利5项(授权4项)。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Understanding the interdependence of strain of electrotroph, cathode potential and initial Cu(II) concentration for simultaneous Cu(II) removal and acetate production in microbial electrosynthesis systems
了解微生物电合成系统中电养体应变、阴极电位和初始 Cu(II) 浓度的相互依赖性,以同时去除 Cu(II) 和产生乙酸盐
  • DOI:
    10.1016/j.chemosphere.2019.125317
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    CHEMOSPHERE
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Hou, Jiaxin;Huang, Liping;Li, Ning
  • 通讯作者:
    Li, Ning
Impact of Fe(III) as an effective mediator for enhanced Cr(VI) reduction in microbial fuel cells: Reduction of diffusional resistances and cathode overpotentials
Fe(III) 作为有效介质对微生物燃料电池中 Cr(VI) 还原的影响:降低扩散阻力和阴极过电势
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Hazardous Materials
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Qiang Wang;Liping Huang;Yuzhen Pan;Xie Quan;Gianluca Li Puma
  • 通讯作者:
    Gianluca Li Puma
Electricity generation and bivalent copper reduction as a function of operation time and cathode electrode material in microbial fuel cells
微生物燃料电池中发电和二价铜还原与运行时间和阴极电极材料的关系
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2016.01.022
  • 发表时间:
    2016-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF POWER SOURCES
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Wu, Dan;Huang, Liping;Li Puma, Gianluca
  • 通讯作者:
    Li Puma, Gianluca
Response of indigenous Cd-tolerant electrochemically active bacteria in MECs towards exotic Cr(VI) based on the sensing of fluorescence probes
基于荧光探针传感的 MEC 中本土耐镉电化学活性细菌对外来 Cr(VI) 的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers of Environmental Science & Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Xia Hou;Liping Huang;Peng Zhou;Hua Xue;Ning Li
  • 通讯作者:
    Ning Li
Cathodic Cr(VI) reduction by electrochemically active bacteria sensed by fluorescent probe
荧光探针检测电化学活性细菌的阴极 Cr(VI) 还原
  • DOI:
    10.1016/j.snb.2016.11.154
  • 发表时间:
    2017-05
  • 期刊:
    Sensors and Actuators B: Chemical
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hua Xue;Peng Zhou;Liping Huang;Xie Quan;Jinxiu Yuan
  • 通讯作者:
    Jinxiu Yuan

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

藏药宽筋藤的化学成分及其药理作用研究进展
  • DOI:
    10.13313/j.issn.1673-4890.2016.12.030
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国现代中药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白文婷;谢一辉;韦益飞;黄丽萍
  • 通讯作者:
    黄丽萍
磷渣胶凝材料高温力学性能试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    非金属矿
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张敏;马倩敏;史天尧;翟莹;黄丽萍;林志伟;颜峰;郭荣鑫
  • 通讯作者:
    郭荣鑫
基于SFA的中国主要工业省区工业用水效率及节水潜力分析:1999~2013年
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工业技术经济
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    雷玉桃;黄丽萍
  • 通讯作者:
    黄丽萍
延龄草抗心肌缺血作用的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    江西中医药大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄丽萍;左月明;蔡妙婷;徐元利
  • 通讯作者:
    徐元利
气象向量场奇异值分解方法及其应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    南京气象学院学报,即将发表
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王盘兴;周伟灿;薛志华;王欣;黄丽萍
  • 通讯作者:
    黄丽萍

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

黄丽萍的其他基金

光助微生物电合成系统中电活性嗜盐菌转化无机碳生成有机酸同步合成盐蛋白的过程与机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目
兼养电化学活性菌降解/矿化蚀刻液末端废水同步梯级回收分离重金属研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
重金属胁迫下EAB同时高效去除重金属、产氢与固定CO2一体化过程与调控机制
  • 批准号:
    21777017
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
多金属作用生物阴极电化学系统与荧光分子探针定量化电子传递过程研究
  • 批准号:
    21377019
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
以废旧锂离子电池中Co(III)为电子受体的新型生物电化学系统研究
  • 批准号:
    51178077
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
微生物燃料电池强化多氯酚共代谢降解研究
  • 批准号:
    21077017
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码