Enhanced Anaerobic Wastewater Treatment by a Binary Electroactive Material: Pseudocapacitance/Conductance-Mediated Microbial Interspecies Electron Transfer

假电容 产甲烷 电子转移 化学 电子受体 生物炭 化学工程 生物化学 甲烷 光化学 有机化学 电极 物理化学 热解 超级电容器 工程类 电化学
作者
Mingwei Wang,Tengfei Ren,Mengxi Yin,Kechao Lu,Hui Xu,Xia Huang,Xiaoyuan Zhang
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (32): 12072-12082 被引量:136
标识
DOI:10.1021/acs.est.3c01986
摘要

Anaerobic digestion (AD) is a promising method to treat organic matter. However, AD performance was limited by the inefficient electron transfer and metabolism imbalance between acid-producing bacteria and methanogens. In this study, a novel binary electroactive material (Fe3O4@biochar) with pseudocapacitance (1.4 F/g) and conductance (10.2 μS/cm) was exploited to store-release electrons as well as enhance the direct electron transfer between acid-producing bacteria and methanogens during the AD process. The mechanism of pseudocapacitance/conductance on mediating interspecies electron transfer was deeply studied at each stage of AD. In the hydrolysis acidification stage, the pseudocapacitance of Fe3O4@biochar acting as electron acceptors proceeded NADH/NAD+ transformation of bacteria to promote ATP synthesis by 21% which supported energy for organics decomposition. In the methanogenesis stage, the conductance of Fe3O4@biochar helped the microbes establish direct interspecies electron transfer (DIET) to increase the coenzyme F420 content by 66% and then improve methane production by 13%. In the complete AD experiment, electrons generated from acid-producing bacteria were rapidly transported to methanogens via conductors. Excess electrons were buffered by the pseudocapacitor and then gradually released to methanogens which alleviated the drastic drop in pH. These findings provided a strategy to enhance the electron transfer in anaerobic treatment as well as guided the design of electroactive materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
daggeraxe完成签到 ,获得积分10
1秒前
Lunar完成签到 ,获得积分10
2秒前
bkagyin的应助被zz采纳,获得10
2秒前
circet发布了新的文献求助10
2秒前
南栀完成签到 ,获得积分10
2秒前
原点完成签到,获得积分10
8秒前
Tristan完成签到 ,获得积分10
9秒前
科研通AI6.2的应助被wqdoctor采纳,获得10
11秒前
13秒前
别吵吵完成签到 ,获得积分10
14秒前
zhendezy完成签到,获得积分10
15秒前
如意完成签到 ,获得积分10
15秒前
为你等候完成签到,获得积分10
15秒前
完美世界的应助被AthurMarcus采纳,获得30
15秒前
科研通AI6.4的应助被AthurMarcus采纳,获得30
16秒前
大个的应助被AthurMarcus采纳,获得10
16秒前
Ava的应助被AthurMarcus采纳,获得30
16秒前
16秒前
17秒前
丁丁完成签到 ,获得积分10
19秒前
翟翟完成签到 ,获得积分10
19秒前
nanfeng完成签到 ,获得积分10
20秒前
20秒前
四辈完成签到,获得积分10
21秒前
星1完成签到 ,获得积分10
22秒前
zz发布了新的文献求助10
22秒前
siha的应助被Justtry采纳,获得10
22秒前
1900完成签到 ,获得积分10
22秒前
大气月饼完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
何一非完成签到,获得积分10
23秒前
ChatGPT发布了新的文献求助10
24秒前
想人陪的万言完成签到,获得积分10
24秒前
Vexolve完成签到 ,获得积分10
24秒前
半夜炒茄子完成签到,获得积分10
25秒前
keyaner完成签到,获得积分10
25秒前
fdn发布了新的文献求助10
27秒前
dzjin完成签到,获得积分10
28秒前
Justtry完成签到,获得积分10
30秒前
wanghao完成签到,获得积分10
30秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
Les Mots du discours 600
A Consideration on Use of Material Grades for Hull Structural Members Based on Fracture Toughness(Second Report) 500
AI Disclosure in Annual Reports: Evolution, Determinants, and Capital Market Participants’ Perceptions 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8115654
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9521517
关于积分的说明 21533873
捐赠科研通 7693822
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3413595
关于科研通互助平台的介绍 2539935
邀请新用户注册赠送积分活动 2453622