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微生物燃料電池における窒素動態の解明とそれを利用した低環境負荷型窒素除去法の開発

Research Project

Project/Area Number 15J04909
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Civil and environmental engineering
Research InstitutionGifu University
Research Fellow 本山 亜友里  岐阜大学, 大学院工学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords微生物燃料電池 / アンモニア揮散 / アンモニアガス / アンモニア除去 / アンモニアの放出 / 窒素除去 / 微小電極 / 物質収支
Outline of Annual Research Achievements

当該年度は、一槽型微生物燃料電池におけるアンモニア濃度減少のメカニズムについて、これまで主要因と考えられていたアンモニア揮散の寄与はごくわずかであることを強く示唆するデータの検証をさらに進めた。
昨年度の成果より、アンモニア揮散の根拠として支持されている先行研究におけるアンモニア濃度減少の大部分が、アンモニア揮散ではなく電気化学的酸化によるものだったことがわかった。すなわち、一槽型微生物燃料電池でアンモニア揮散が起きていることを裏付けるデータとしては不十分であり、本当にアンモニア揮散が起きているのか、起きていないのかが分からなくなった。
そこで当該年度においてもさらなる検証を進め、まず、電気化学的酸化が起こらない条件下で電極近傍のpHが高くなるようにして実験を行った。その結果、アンモニア濃度の減少が観察され、一槽型微生物燃料電池においてアンモニア揮散が起こりうることが明らかとなった。このときの減少速度は、先行研究における従来の推定の3分の1程度であった。ただし、従来の推定値が得られた実験における電流量は、今回の実験の10分の1だったことから、pHはこれほどまで上昇しておらずアンモニア揮散が生じにくい条件であったと推測され、大きく見積もっても従来の推定の3分の1程度と考えられる。次に、密閉容器内で一槽型微生物燃料電池を運転して廃水を処理し気相中のアンモニアガス濃度の測定を試み、僅かながらアンモニアガスの発生を確認した。また、開回路にすることで電流は流れず電極近傍のpHが局所的に上昇しない、すなわちアンモニア揮散が起こらないようにして実験を行った。その結果、アンモニア濃度の減少が観察されたことから、硝化脱窒等による微生物反応による寄与が示唆された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report

Research Products

(5 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Measurement of pH Distribution near the Air-cathode of a Single-chamber Microbial Fuel Cell Using Location Sensor-equipped Microelectrodes2016

    • Author(s)
      A. Motoyama, O. Ichihashi and K. Hirooka
    • Journal Title

      Electrochemistry Communications

      Volume: 72 Pages: 32-35

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2016.08.022

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 一槽型微生物燃料電池におけるアンモニア揮散説の検証2017

    • Author(s)
      本山亜友里、市橋修、廣岡佳弥子
    • Organizer
      第 54 回環境工学研究フォーラム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Measurement of ammonium ion distribution in the air-cathode of a single-chamber microbial fuel cell2017

    • Author(s)
      A. Motoyama, O. Ichihashi and K. Hirooka
    • Organizer
      The 1st of International symposium of river basin studies
    • Place of Presentation
      Gifu university, JAPAN
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Vertical Distribution of Ammonium Ion Concentration to the Air-Cathode of a Single-Chamber Microbial Fuel Cell2016

    • Author(s)
      A. Motoyama, O. Ichihashi and K. Hirooka
    • Organizer
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical & Solid-Sate Science(PRiME 2016)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center, U.S.A
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Establishment of a new method with a microelectrode equipped with a location sensor for measuring localized pH distribution near air-cathode in microbial fuel cell2015

    • Author(s)
      Ayuri Motoyama, Osamu Ichihashi, Kayako Hirooka
    • Organizer
      The fifth international meeting on microbial electrochemistry and technologies
    • Place of Presentation
      Arizona state university, U.S.A
    • Year and Date
      2015-10-03
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2018-12-17  

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