利用Bixa orellana果壳制备的生物炭，提升纺织染料废水处理效果并在微生物燃料电池中实现能源转化

《Biodegradation》：Enhanced textile dye wastewater treatment and power generation in microbial fuel cells using Bixa orellana fruit shell–derived biochar

生物炭处理纺织废水提升MFCs性能研究：以Bixa orellana果壳生物炭（BOFS）为原料，探究其作为MFCs添加剂对废水处理与能源回收的协同效应。实验表明1.5g BOFS生物炭使功率密度达300mW/m2（提升24倍），COD去除率88.39%，脱色效率81.6%，TDS减少84.4%。SEM/EDX/FTIR分析证实其促进生物膜形成、增强污染物吸附及降解偶氮结构，UV-Vis光谱验证脱色效果。BOFS生物炭兼具导电性、低成本与农业废弃物资源化优势，为废水处理与可再生能源整合提供新思路。

　　

摘要

本研究探讨了利用从Bixa orellana果壳（BOFS）中提取的生物炭这种未被充分利用的农业废弃物，来提升微生物燃料电池（MFCs）在处理纺织染料废水和发电方面的性能。研究了四种不同剂量的BOFS生物炭（0.5、1、1.5和2克），其中1.5克的最佳剂量实现了300毫瓦/平方米的最大功率密度——比对照组提高了24倍——同时实现了88.39%的COD去除率、81.6%的脱色效率和84.4%的总溶解固体（TDS）降低率。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见光谱（UV–Vis）进行的结构和成分分析证实，该生物炭能够促进生物膜的形成、有效吸附污染物并降解偶氮键，从而协同提升了生物电化学性能和处理效果。本研究独特地展示了BOFS生物炭的双重功能：作为一种低成本、导电且可持续的添加剂，它既能促进微生物附着和电子转移，又能实现农业废弃物的资源化利用。这些发现使BOFS生物炭成为一种创新的、环保的生物电化学增强剂，适用于废水处理和可再生能源生产的规模化应用。

图形摘要

本研究探讨了利用从Bixa orellana果壳（BOFS）中提取的生物炭这种未被充分利用的农业废弃物，来提升微生物燃料电池（MFCs）在处理纺织染料废水和发电方面的性能。研究了四种不同剂量的BOFS生物炭（0.5、1、1.5和2克），其中1.5克的最佳剂量实现了300毫瓦/平方米的最大功率密度——比对照组提高了24倍——同时实现了88.39%的COD去除率、81.6%的脱色效率和84.4%的总溶解固体（TDS）降低率。通过扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见光谱（UV–Vis）进行的结构和成分分析证实，该生物炭能够促进生物膜的形成、有效吸附污染物并降解偶氮键，从而协同提升了生物电化学性能和处理效果。本研究独特地展示了BOFS生物炭的双重功能：作为一种低成本、导电且可持续的添加剂，它既能促进微生物附着和电子转移，又能实现农业废弃物的资源化利用。这些发现使BOFS生物炭成为一种创新的、环保的生物电化学增强剂，适用于废水处理和可再生能源生产的规模化应用。

图形摘要