بررسی کارایی پیل نمک‌زدایی میکروبی اصلاح‌شده در شیرین سازی آب‌ شور دریا

Abstract

سابقه و هدف: فقدان مقادیر کافی آب شیرین یک چالش جهانی است. شیرین سازی آب را می‌توان با استفاده از سیستم‌های حرارتی یا غشایی انجام داد که هرکدام به انرژی قابل‌توجهی نیاز دارند. پیل نمک‌زدایی میکروبی (MDC=Microbial Desalination Cell) فناوری نوینی است که شیرین سازی آب‌، تولید الکتریسیته و تصفیه فاضلاب را در یک راکتور انجام می‌دهد. با توجه به تولید جریان و یون‌زدایی کم این فناوری، این مطالعه با هدف بهبود کارایی فرآیند انجام ‌شد. مواد و روش‌ها: در این مطالعه تجربی، قابلیت فرآیند MDC اصلاح‌شده جهت شیرین سازی آب دریا (حاوی g/L 20 NaCl) بررسی شد. بدین منظور، محلول کاتد تحت دمش با ازن (O3-MDC)، و محلول میانی در معرض امواج فراصوت قرار گرفت و عملکرد راکتور طی یک دوره راهبری از لحاظ تولید جریان و نمک‌زدایی با راکتور شاهد تحت دمش با اکسیژن (O2-MDC) و بدون امواج فراصوت مقایسه شد. حدود 75 نمونه از هر راکتور برداشت شد. تشکیل بیوفیلم روی آند توسط اسکن میکروسکوپ الکترونی (SEM) و باکتری‌های غالب با تعیین توالی ژن S rRNA16 بررسی شدند. یافته‌ها: با اعمال امواج فراصوت بر محلول نمکی خام و بعد از 24 ساعت راهبری O2-MDC، ولتاژ تولیدی راکتور از 3/9±119 به 4/7±131 میلی ولت افزایش یافت. در یک چرخه راهبری، حداکثر چگالی جریان O2-MDC و O3-MDCبه ترتیب 1/16 و A/m2 5/27 بود و اختلاف معنی داری در نتایج تولید ولتاژ آنها وجود داشت (0/001>p). راندمان نمک‌زدایی O3-MDC و O2-MDC به ترتیب 74% و 55/58% بدست آمد. پروتئوباکتری‌ها، فیرمیکویت‌ها و اسیدوباکتری‌ها باکتری‌های غالب بیوفیلم را شامل می‌شدند. نتیجه‌گیری: براساس نتایج این مطالعه MDC اصلاح‌شده با ازن و امواج فراصوت در صورت راهبری صحیح گزینه مناسبی برای نمک‌زدایی آب شور دریا می باشد.