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A synergistic bioelectrochemical-photocatalytic system for efficient uranium removal and recovery
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-03 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135739 Yanfeng Liu 1 , Wenbin Liu 1 , Yahua Wang 1 , Qingke Yuan 2 , Ying Meng 2 , Fubo Luan 1
Journal of Hazardous Materials ( IF 12.2 ) Pub Date : 2024-09-03 , DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.135739 Yanfeng Liu 1 , Wenbin Liu 1 , Yahua Wang 1 , Qingke Yuan 2 , Ying Meng 2 , Fubo Luan 1
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Bioelectrochemical system (BES) is a promising technology for uranium recovery, which also enables simultaneous electricity generation. However, the bioelectrochemical recovery of uranium is hindered by its slow process due to the low reduction potential provided by microorganisms. Herein, we developed an innovative bioelectrochemical-photocatalytic system (BEPS) that combines the advantages of BES and photocatalysis, achieving enhanced uranium removal and recovery. The photogenerated electrons in BEPS possess a more negative reduction potential and stronger reduction capability than microbial electrons in BES, significantly accelerating uranium reduction and deposition on the electrode surface. Moreover, the electrons from the bioanode combine with photogenerated holes through the external circuit, effectively inhibiting the recombination of charge carriers. The BEPS significantly enhances uranium removal efficiency, kinetic, and electricity generation through a synergistic coupling mechanism between the bioanode and photocathode. Notably, the UO2 deposited on the electrode surface exhibited a recovery efficiency of 98.21 ± 1.37%, and the regenerated electrode sustained its photoelectric response and uranium removal capabilities. Our findings highlight the potential of the BEPS as an effective technology for uranium recovery and electricity generation.
中文翻译：
一种协同生物电化学-光催化系统，用于高效去除和回收铀
生物电化学系统 （BES） 是一种很有前途的铀回收技术，还可以同时发电。然而，由于微生物提供的还原电位较低，铀的生物电化学回收因其缓慢的过程而受到阻碍。在此，我们开发了一种创新的生物电化学光催化系统 （BEPS），它结合了 BES 和光催化的优点，实现了增强的铀去除和回收。BEPS 中的光生电子比 BES 中的微生物电子具有更大的负还原电位和更强的还原能力，显着加速了铀在电极表面的还原和沉积。此外，来自生物阳极的电子通过外部电路与光生空穴结合，有效抑制电荷载流子的复合。BEPS 通过生物阳极和光阴极之间的协同耦合机制显着提高铀去除效率、动力学和发电。值得注意的是，沉积在电极表面的 UO2 表现出 98.21 ± 1.37% 的回收效率，再生电极保持了其光电响应和铀去除能力。我们的研究结果强调了 BEPS 作为铀回收和发电有效技术的潜力。
更新日期：2024-09-03
中文翻译：
一种协同生物电化学-光催化系统，用于高效去除和回收铀
生物电化学系统 （BES） 是一种很有前途的铀回收技术，还可以同时发电。然而，由于微生物提供的还原电位较低，铀的生物电化学回收因其缓慢的过程而受到阻碍。在此，我们开发了一种创新的生物电化学光催化系统 （BEPS），它结合了 BES 和光催化的优点，实现了增强的铀去除和回收。BEPS 中的光生电子比 BES 中的微生物电子具有更大的负还原电位和更强的还原能力，显着加速了铀在电极表面的还原和沉积。此外，来自生物阳极的电子通过外部电路与光生空穴结合，有效抑制电荷载流子的复合。BEPS 通过生物阳极和光阴极之间的协同耦合机制显着提高铀去除效率、动力学和发电。值得注意的是，沉积在电极表面的 UO2 表现出 98.21 ± 1.37% 的回收效率，再生电极保持了其光电响应和铀去除能力。我们的研究结果强调了 BEPS 作为铀回收和发电有效技术的潜力。
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