حذف همزمان نیترات و آلودگی میکروبی آب با استفاده از فعالیت الکتروکاتالیستی الکترود فوم نیکل پوشیده شده با نانوذرات آهن و مگنتیک

زمینه و هدف: مطالعه حاضر با هدف ارائه سیستم الکتروکاتالیستی موثر بر پایه کاتد Ni-Fe/Fe۳O۴ جهت کاهش نیترات و گندزدایی آب آلوده به طور همزمان انجام شده است. روش بررسی: در ابتدا الکترود Ni-Fe به وسیله فرایند رسوب الکتروشیمیایی سنتز و سپس خصوصیات فیزیکی آن توسط آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی انتشار میدان (FESEM)، پراش اشعه ایکس (XRD)، آنالیز (Brunauer-Emmett-Teller) BET و طیف سنجی فوتوالکترون اشعه ایکس (XPS) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش گندزدایی و احیای نیترات به صورت همزمان تحت شرایط: mg ۱۵ نانو ذرات Fe۳O۴، pH برابر با ۶/۵، NaCl برابر با mM ۱۰، mg/L ۵۰ نیترات، CFU/mL ۱۰۵ باکتری اشرشیاکلی و دانسیته جریان mA/cm۲ ۴ انجام گرفت. یافته ها: براساس نتایج بدست آمده در شرایط عدم حضور نیترات، ۱۰۰ درصد باکتری های اشرشیاکلی بعد از min ۱۲ گندزدایی شدند. در حضور نیترات، زمان گندزدایی کامل افزایش یافت و به  min۱۲۰ رسید. در شرایط عدم حضور باکتری، ۸۳ درصد نیترات در min ۲۴۰ حذف گردید که در حضور باکتری راندمان احیای نیترات اندکی افزایش و به ۸۸ درصد رسید. نیترات احیا شده در حالت اول منجر به تولید مقادیر ناچیز نیتریت با غلظت mg/L ۰/۲۲ و  mg/L ۳/۶ آمونیوم شد که در حضور باکتری مقادیر نیتریت و آمونیوم تولیدی به ترتیب به mg/L ۰/۴۲ و mg/L ۷/۳ افزایش یافت. نتیجه گیری: نتایج نشان دهنده توانایی بسیار مناسب الکترود Ni-Fe/Fe۳O۴ در کاهش الکتروکاتالیستی نیترات و گندزدایی آب آلوده به صورت مجزا و همزمان با راندمان بالا و انتخاب پذیری بالا نسبت به نیتروژن است.

Keywords:

Electro-catalytic nitrate reduction , Disinfection , E. Coli , Nickel foam , Magnetic nanoparticles , احیای الکتروکاتالیستی نیترات , گندزدایی , اشرشیاکلی , فوم نیکل , نانو ذرات مگنتیک