| المستخلص: |
في الآونة الأخيرة، جذبت خلية التحلية الميكروبية اهتماما واسع النطاق باعتبارها تكنولوجيا صديقة للبيئة وواعدة للتحويل المباشر من الطاقة البيوكيميائية إلى طاقة كهربائية دون أي خطوة وسيطة. هذه التكنولوجيا المتطورة قادرة على معالجة المياه العادمة وإزالة الأملاح من مياه البحر مع توليد تيار كهربائي من النفايات العضوية. السبب المهيمن لجذب الانتباه الكبير للمجتمع العلمي هو أن هذه التكنولوجيا يمكنها أن تؤدي عملها بدون تزويدها بأي طاقة خارجية، والتي تعتبر خطوة مميزة في العصر الحديث. في هذه الدراسة، تم استخدام خلية تحلية ميكروبية تحتوي على أربعة غرف لتحليل الأداء الكهروكيميائي الحيوي. حيث تم تقييم إزالة المواد العضوية، والمواد الصلبة الإجمالية والملوحة مع الإنتاج المتزامن من الطاقة الكهربائية والمواد الكيميائية ذات القيمة المضافة (مواد حمض وقاعدية). تم فحص جميع العوامل الكهروكيميائية الحيوية بخمس مقاومات خارجية مختلفة بــ Ω150 وΩ100 وΩ50 وΩ25 وΩ10. علاوة على ذلك، تم تحسين جهد الدائرة المفتوحة والكفاءة الكولومبية القصوى وكثافة الطاقة للعثور على أفضل مقاومة تشغيلية لهذا التصميم الخاص بخلية التحلية الميكروبية، حيث يعمل النظام خلال 8 ساعات من وقت الاحتفاظ الهيدروليكي لغرفة الأنود والكاثود وغرفة إنتاج الحمض، في حين تم استخدام 2,7 ساعات لغرفة التحلية. بلغ الحد الأقصى المنتج من الخلية 431.95 مللي فولت خلال مرحلة التلقيح مع المقاومة الخارجية Ω 50 عندما تم مزج الحمأة المحفزة والثابتة والمصل الحيوي مع مياه الصرف الصحي. وكان الحد الأقصى لإزالة الطلب على الأوكسجين الكيميائي والمواد الصلبة 57.14% و14.29% على التوالي من مياه الصرف الصحي. وكانت الزيادة القصوى في الموصلية الكهربائية بعد معالجة مياه الصرف الصحي 167 مللي سيمنس/ سم باستخدام Ω 150 كمقاومة خارجية، في حين أن أقصى انخفاض في الرقم الهيدروجيني كان 1.05 للمقاومة الخارجية Ω 100. وكانت الكفاءة القصوى لتحلية المياه والحد من الموصلية الكهربائية لمياه البحر 46.52% و18,10 مللي سيمنس/سم، على التوالي عند المقاومة الخارجية Ω 10. وكان الحد الأقصى لخفض درجة الحموضة لمياه البحر 1.15 للمقاومة الخارجية Ω 50. كما تم تسجيل الحد الأقصى المحتمل للخلية 586.28 مللي فولت عند المقاومة الخارجية Ω 150. وبلغ الحد الأقصى للتيار الكهربائي والطاقة والكفاءة الكولومبية 17,59 مللي أمبير و7731.68 مللي واط و58.30% على التوالي عند مقاومة خارجية Ω 25. في حين تم العثور على أقصى دائرة مفتوحة لتكون 918 مللي فولت لمقاومة التشغيل Ω 20، والتي أظهرت أفضل مقاومة تطبيقية لنظام خلية التحلية الميكروبية. وبفضل أفضل مقاومة تشغيلية، أنتج النظام كثافة القدرة القصوى 302.25 مللي واط/ م2 مع تحميل عضوي قدره 336 ملغم/ لتر كمياه صرف صحي. ولم تنتج خلية التحلية الميكروبية كمية تذكر من المواد الحمضية أو القاعدية. في حين ازداد الرقم الهيدروجيني لمحلول الفوسفات المؤقت بدلا من التناقص.
|
