Magnetic nanoparticles doped biochar cathode in a two-chamber microbial fuel cell for the adsorption-reduction of hexavalent chromium

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作者
Shuai Zhao,Shuang Liu,Tawatchai Sumpradit,Jia Zhou,Jianhang Qu
出处
期刊:International Journal of Hydrogen Energy [Elsevier BV]
卷期号:63: 163-172 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.ijhydene.2023.08.105
摘要

Hexavalent chromium [Cr(VI)] is a toxic metal that poses huge threat to environment and living bodies. Recently, microbial fuel cell (MFC) systems based on highly efficient cathodes have been widely applied for Cr(VI) remediation. In this study, a novel cathode loaded with magnetic nanoparticles (NPs)-doped biochar (Fe NPs/biochar) is introduced into a two-chamber MFC to investigate its power output and Cr(VI) reduction. Results showed that the removal efficiency of Cr(VI) using Fe NPs/biochar group was 98.19%, which is significantly higher than that of carbon felt (53.31%). The maximum power density of the Fe NPs/biochar is 8.41 times higher than that of carbon felt. An adsorption–reduction mechanism is obtained for Cr(VI) reduction of Fe NPs/biochar through characteristic and electrochemical analyses, such as scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, and cyclic voltammetry test. The microbial community analysis showed that the biofilm of the anode were enriched with electrochemically active bacteria, such as Geobacter and Pseudomonas, after operation. Thus, this study presents a highly effective electrode for enhancing the power output and Cr(VI) reduction for Cr(VI)-containing wastewater treatment.
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