Elektrohemijska degradacija reaktivnih organskih boja upotrebom mikrobnih gorivnih ćelija
Electrochemical degradation of reactive organic dyes using microbial fuel cells
Докторанд
Joksimović, KristinaМентор
Beškoski, VladimirRanđelović, Danijela
Чланови комисије
Manojlović, DraganGojgić-Cvijović, Gordana
Vujisić, Ljubodrag
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Cilj ove disertacije je primena MFC sistema kao obnovljivog izvora „zelene“ energije za
tretman otpadnih voda. U tu svrhu je izvršena optimizacija MFC radi dobijanja struje odgovarajućeg
intenziteta, koja se može iskoristiti za razgradnju reaktivnih organskih boja, glavnih zagađujućih
supstanci otpadnih voda. Prvi deo istraživanja obuhvata fizičko-hemijsku i mikrobiološku
karakterizaciju rečnog sedimenta koji je dalje korišćen za konstrukciju MFC sistema. Formirane su
četiri MFC ćelije: sa sterilnim, sa originalnim, sa biostimulisanim i sa
biostimulisanim/biaugmentisanim rečnim sedimentom. Merenja napona na formiranim ćelijama su
pokazala da MFC sistem sa biostimulisanim sedimentom daje najbolje performanse.
Fokus u drugom delu eksperimenata je bio izolovanje i karakterizacija mikroorganizama koji
su dominantno zastupljeni u sedimentu, a ujedno su i zaslužni za procese oksidacije u anodnom delu
koji omogućavaju generisanje struje preko MFC. Izvršena je metagenomska analiza u ...uzorku rečnog
sedimenta i u biostimulisanom rečnom sedimentu, kako bi se uporedio profil zastupljenih zajednica
mikroorganizama.
Studija degradacije i dekolorizacije Reactive Black 5 (RB5) azo boje izvedena je pomoću
elektrohemijski unapređenog oksidacionog procesa i opisana je u trećem segmentu disertacije.
Elektro-Fentonov proces je uspostavljen upotrebom radne elektrode od 15% Fe i dodatkom H2O2 u
rastvor RB5 boje, dok je set od tri paralelno vezane MFC, sa biostimulisanim sedimentom, služio
kao izvor struje. Optimizacija procesa elektrohemijskog tretmana RB5 je sprovedena na koncentraciji
boje od 25 mg/L. Efikasnost degradacija RB5 boje je potvrđena upotrebom analitičkih metoda
UV/VIS, FTIR i HPLC-MS. Testovi za procenu ekotoksičnosti, izvedeni pomoću Aliivibrio fischeri,
pokazuju da su degradacioni proizvodi nastali u ovom eksperimentu manje toksični od polazne boje
The goal of this dissertation is application of the MFC system as a renewable „green“ energy
source in wasterwater treatment. For this purpose MFC was optimized in order to obtain a suitable
amount of electricity that can be used to decompose reactive organic dyes, the primary pollutants of
wastewaters.The first part of the research includes physico-chemical and microbiological analysis of
the river sediment, which was further used to construct the MFC system. Four MFC cells were formed
containing: sterile, original, stimulated and biostimulated/bioaugmented river sediment. Voltage
measurements on the established cells showed that the MFC with biostimulated sediment exibited
the best performance.
The focus of the second part of the study was the isolation and characterization of
microorganisms that are dominantly represented in the sediment, which enable the generation of
current through the MFC. Metagenomic analysis was used to compare the profiles of microbial
populations ...in a composite of river sediment and biostimulated river sediment.
The study of degradation and decolorization of Reactive Black 5 (RB5) azo dye investigated
using an electrochemically improved oxidation process is described in the last part of the dissertation.
The Electro-Fenton process was established using a working electrode of 15% Fe and the addition of
H2O2 to the RB5 dye solution, while a set of three MFCs connected in parallel, with biostimulated
sediment, served as the current source. Optimization of the RB5 electrochemical treatment process
was carried out at a dye concentration of 25 mg/L. The efficiency of degradation of RB5 dye was
confirmed using analytical methods UV/VIS, FTIR and HPLC-MS. Ecotoxicity assessment tests,
performed using Aliivibrio fischeri, show that the degradation products formed in this experiment are
less toxic than the starting dye.