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　　https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-021-1476-5

　　文章出版：Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(4): 42

　　原文信息

　　题目：

　　Electricity-driven ammonia oxidation and acetate production in microbial electrosynthesis systems

　　作者：

　　Qinjun Liang¹, Yu Gao¹, Zhigang Li¹, Jiayi Cai¹, Na Chu¹, Wen Hao², Yong Jiang (✉)¹, Raymond Jianxiong Zeng¹

　　作者单位：

　　1 Fujian Agriculture and Forestry University, China

　　2 Tsinghua University, China

　　通讯作者邮箱：

　　jiangyongchange@163.com

　　jiangyongchange@fafu.edu.cn

　　关键词：

　　Biocathode (生物阴极);

　　Carbon dioxide (二氧化碳);

　　Electrochemical oxidation (电化学氧化);

　　Graphite anode (石墨阳极);

　　Boron-doped diamond (掺硼金刚石)

文章亮点

　　• 微生物电合成系统同时去除氨和产乙酸；

　　• 硝氮累积导致去除总氮和氨氮所需能耗的差异较大；

　　• 氨和乙酸的跨膜迁移会降低耦合系统性能。

文章简介

　　微生物电合成（MES）利用电能驱动微生物代谢过程，实现可再生能源转换、CO₂利用、化学品生产等多种功能。传统MES中，通常进行阳极析氧反应，高电位导致高能耗，而低值氧气不易被利用，且容易过膜对阴极还原过程产生抑制。可见，提高MES竞争力的一个重要但被忽视的策略是拓展其阳极功能，如在阴极还原CO₂生成有机物的同时，实现阳极电化学氧化去除污染物。其中，电化学氨氧化技术通过调节电压或电流参数、构建电极等实现过程调控，具有良好的应用前景。因此，替代阳极析氧反应，耦合阳极氨氧化和阴极产乙酸，可提高MES竞争力。

　　本研究在MES中耦合阳极氨氧化和阴极产乙酸，比较非生物及生物条件下石墨和掺硼金刚石（BDD）的氨氮及总氮去除性能，分析能量耗费及去污性能差异的原因，主要结论如下：

　　（1）MES反应器中以石墨作为阳极，氨去除率为83.2% ± 5.3%，总氮去除率为28.4% ± 9.9%。

　　（2）MES反应器中以BDD作为阳极，氨去除率为70.9% ± 12.1%，总氮去除率为51.5% ± 11.8%。

　　（3）硝氮累积是能量耗费及去污性能差异的原因；

　　（4）耦合系统中，存在不利的氨和乙酸跨膜迁移；

　　（5）阴极室中乙酸的累积浓度达到8.0 ± 0.6 g/L，并伴随少量的丙酸和丁酸。

文章摘要图

编  后

　　微生物电合成技术耦合污水处理和绿色生物制造，但尚须提高其竞争力。本文证明了耦合阳极氨氧化和阴极产乙酸的可行性，对开发新型多功能微生物电化学装置的相关研究具有一定参考价值。

作者简介

　　蒋永，男，福建农林大学资源与环境学院副教授，FESE青年编委。主要从事微生物电化学技术。主持国家自然科学基金等项目，第一/通讯作者在Engineering，Water Research等杂志发表论文30余篇。课题组网页：

　　http://teacher.fafu.edu.cn/zhcy/jy1/list.htm。

　　梁勤军，男，25岁，福建农林大学资源与环境学院2019级资源利用与植物保护专业硕士生，导师为蒋永副教授，研究方向为微生物电合成。

期刊简介

《前沿》系列英文学术期刊

　　由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题，是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群，其中13种被SCI收录，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录，具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式，保证文章以最快速度发表。

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