Efficient degradation of refractory pollutant in a microbial fuel cell with novel hybrid photocatalytic air-cathode: Intimate coupling of microbial and photocatalytic processes

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作者
Qian Zhu,Li Wang,Jingping Hu,Sijing Chen,Shaogang Hu,Yaqian Wu,Bing Liu,Keke Xiao,Sha Liang,Jiakuan Yang,Huijie Hou
出处
期刊:Bioresource Technology [Elsevier]
卷期号:340: 125717-125717 被引量:26
标识
DOI:10.1016/j.biortech.2021.125717
摘要

A microbial fuel cell-photocatalysis system with a novel photocatalytic air-cathode (MFC-PhotoCat) was proposed for synergistic degradation of 2,4,6-trichlorophenol (TCP) with simultaneous electricity generation. Stable electricity generation of 350 mV was achieved during 130 days of operation. Besides, 50 mg L−1 TCP was completely degraded within 72 h, and the rate constant of 0.050 h−1 was 1.8-fold higher than MFC with air-cathode without N-TiO2 photocatalyst. Degradation pathway was proposed based on the intermediates detected and density functional theory (DFT) calculation, with two open-chain intermediates (2-chloro-4-keto-2-hexenedioic acid and hexanoic acid) detected. Furthermore, hierarchical cluster and PCoA revealed significant shifts of microbial community structures, with enriched exoelectrogen (55.2% of Geobacter) and TCP-degrading microbe (7.1% of Thauera) on the cathode biofilm as well as 61.8% of Pseudomonas in the culture solution. This study provides a promising strategy for synergic degradation of recalcitrant contaminants by intimate-coupling of MFC and photocatalysis.
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