Utafiti unatengeneza consortium mpya ya bacterial microbial fuel cell yenye bakteria wawili ili kupata pato la umeme kutoka katika mfumo huohuo wakati wa kutibu maji machafu halisi na yasiyopunguzwa ya sekta ya nguo (textile industry wastewater, TIWW). Consortium imeundwa kutoka kwa strain za Pseudomonas aeruginosa MZ520730 na Bacillus albus MW407057 na imeboreshwa katika microbial fuel cell ya vyumba viwili ya aina ya H (microbial fuel cell, MFC) kwa kuzingatia halijoto, pH, chanzo cha kaboni na chanzo cha nitrojeni.

Kati ya hali zilizochunguzwa, utendaji wa juu zaidi ulipatikana katika 30±3 °C, pH 7, glukosi kama chanzo cha kaboni na yeast extract kama chanzo cha nitrojeni. Kulingana na matokeo makuu ya utafiti, BMFCsC iliyotengenezwa ilipunguza kiashiria cha rangi ADMI katika maji machafu halisi ya nguo kutoka 1367 hadi 5, chemical oxygen demand (COD) kutoka 2153 mg/L hadi 97 mg/L na total organic carbon (TOC) kutoka 4852 mg/L hadi 90 mg/L. Kwa thamani hizi ghafi, utafiti unaripoti kwa mtiririko huo %99,63 uondoaji wa rangi, %95,49 uondoaji wa COD na katika sehemu za muhtasari/hitimisho %98,14 uondoaji wa TOC.

BMFCsC ilizalisha voltage na current kubwa zaidi kuliko mifumo ya bakteria moja. Thamani za juu zaidi ziliripotiwa kuwa 550 mV na 715 µA. Chanzo pia kinaripoti maximum power density ya 65,54 W/m². Hata hivyo, \(P=V\times I\), \(P_d=P/A\), 550 mV, 715 µA na eneo la anode la 0,006 m² zilizotolewa katika sehemu ya mbinu zinapotumiwa pamoja na ubadilishaji wa vitengo vya SI, kuna tofauti ya takriban mara 1000 na power density iliyoripotiwa. Kwa hiyo matokeo ya voltage na current yanaweza kuchukuliwa kama vipimo vya moja kwa moja vya chanzo, lakini thamani ya power density inahitaji kuthibitishwa kwa upande wa kitengo/hesabu.

Katika ulinganisho wa strain moja, P. aeruginosa ilionyesha %92,13 uondoaji wa rangi, %87,22 TOC na %82,44 COD; B. albus ilionyesha %85,34 uondoaji wa rangi, %81,56 TOC na %75,76 COD. Watafiti walihusisha matokeo ya juu ya matibabu ya BMFCsC kuliko strain hizi mbili za pekee na mwingiliano wa kimetaboliki unaokamilishana kati ya bakteria.

Katika uchanganuzi wa enzyme, shughuli za manganese peroxidase (MnP) na lignin peroxidase (LiP) zilifuatiliwa. Utafiti ulihusisha shughuli ya MnP na P. aeruginosa na shughuli ya LiP na B. albus; thamani za juu zaidi ziliripotiwa saa ya 72 kuwa 8,23 IU/mL kwa MnP na 10,93 IU/mL kwa LiP. Watafiti wanapendekeza kwamba enzyme hizi mbili za oxidoreductive zinachangia kwa pamoja mabadiliko ya dyes na vichafuzi vingine vya kikaboni.

Katika uchanganuzi wa UV-Vis, sifa za absorption karibu na 430, 497, 530 na 668 nm katika maji machafu yasiyotibiwa zilihusishwa kwa mtiririko huo na methyl red, Congo red, safranin na methylene blue; baada ya matibabu, peaks hizi bainifu ziliripotiwa kutoweka. Katika spectrum ya FT-IR pia baadhi ya sifa za awali za functional groups zilionekana kutoweka na bands mpya kuunda. Uchambuzi wa GC-MS ulionyesha katika sampuli isiyotibiwa misombo inayohusishwa na kemikali mbalimbali aromatic na textile auxiliaries, na katika sampuli iliyotibiwa bidhaa tofauti za transformation. Matokeo haya yanaunga mkono mabadiliko ya kikemia ya vichafuzi; hayathibitishi peke yake kwamba vichafuzi vyote vya kikaboni vimekuwa fully mineralized.

Katika jaribio la phytotoxicity, germination ya mbegu za Vigna radiata zilizomwagiliwa kwa TIWW isiyotibiwa ilikuwa %50, huku %100 germination ikionekana katika maji machafu yaliyotibiwa na BMFCsC. Hata hivyo, katika sampuli iliyotibiwa root length ilikuwa 2,89±0,33 cm na biomass 2,51±0,22 g, chini ya 3,65±0,38 cm na 3,13±0,26 g katika control ya maji ya bomba. Kwa hiyo jaribio linaunga mkono kupungua kwa phytotoxicity kwa kiwango kikubwa; halithibitishi peke yake kwamba maji yaliyotibiwa ni salama kwa hali zote za agricultural reuse.

Kwa mtazamo wa Uturuki, utafiti ni wa kuvutia kwa kuwa unaunganisha biological treatment ya maji machafu ya nguo na energy recovery katika reactor moja. Hata hivyo, maji machafu yaliyotumika yalichukuliwa kutoka kwenye outlet ya common treatment plant maalum katika eneo la Kanpur, India, yakasterilishwa kwa filtration katika jaribio na kutibiwa katika kiwango cha maabara. Kwa kuwa profiles za dye, salt, heavy metal, pH na organic load za maji machafu ya nguo nchini Uturuki zinaweza kutofautiana kutoka kiwanda hadi kiwanda, consortium hiyo hiyo inahitaji kuthibitishwa tofauti katika maji machafu halisi ya ndani, mifumo ya pilot ya continuous flow na chini ya vigezo vya discharge/reuse vitakavyotumika Uturuki.

Lengo kuu la utafiti ni nini?

Sehemu ya kuanzia ya utafiti ni kwamba maji machafu ya sekta ya nguo yanaweza kuwa na kwa wakati mmoja rangi nyingi, organic matter, dissolved solids, nutrient salts na baadhi ya heavy metals, na matibabu ya kawaida ya physical-chemical yanaweza kuhitaji kemikali, nishati na usimamizi wa sludge. Kwa hiyo watafiti walichunguza mbinu ya microbial fuel cell inayounganisha matibabu na kubadilisha chemical energy katika maji machafu kuwa electrical output kupitia microorganisms.

Lengo maalum la utafiti si kuongeza bakteria mmoja tu kwenye MFC. Kwanza ilikaguliwa kama strain za Pseudomonas aeruginosa MZ520730 na Bacillus albus MW407057 zinaweza kufanya kazi pamoja katika mazingira yale yale bila tabia antagonistic; kisha BMFCsC yenye strain hizo mbili ilitengenezwa na kuboreshwa kulingana na halijoto, pH na hali za virutubisho.

Maji machafu halisi yalichukuliwa wapi?

Sampuli za TIWW na sludge zilikusanywa katika vyombo vya plastiki vya 5–20 L vilivyosterilishwa mapema kutoka outlet ya Common Effluent Treatment Plant (CETP) iliyopo Rooma, Kanpur, Uttar Pradesh, India, na baada ya kuletwa maabara zilihifadhiwa katika 4 °C.

TIWW iliyotumika katika majaribio inaelezwa na chanzo kama “real undiluted”, yaani maji machafu halisi na yasiyopunguzwa. Hata hivyo, kabla ya jaribio la MFC, filtration sterilization ilifanywa kwa Whatman filter. Kwa hiyo ingawa chemical matrix ni ya maji machafu halisi, hili si jaribio la raw wastewater ambalo natural microbial community imehifadhiwa moja kwa moja; mfumo unachunguza hasa performance ya cultures za PA, BA na BMFCsC zilizoongezwa.

Microbial fuel cell iliundwaje?

Mfumo wa majaribio uliundwa kama MFC ya kawaida ya vyumba viwili ya aina ya H. Chanzo kinatoa total volume ya 3000 mL na working volume ya 2000 mL. Urefu wa cylindrical anode na cathode chambers ni 18 cm, diameter ni 15 cm.

Anode na cathode chambers ziliunganishwa kwa salt bridge yenye urefu wa 12 cm na diameter ya 2,0 cm. Salt bridge ilitayarishwa kwa mchanganyiko wa deionized water wenye %2 NaCl na %10 agar na kuwekwa kati ya vyumba viwili ili kuruhusu proton transport.

Katika vyumba vyote viwili, copper (Cu) mesh electrodes zilitumiwa. Electrodes zilisafishwa kwanza kwa distilled water na 0,1 M HCl, kisha zikafunikwa kwa conductive mixture yenye %30 acrylic glaze na %70 graphite powder. Chanzo kinatumia eneo la uso wa anode la 0,006 m² katika hesabu ya power density.

Bakteria gani zilitumika?

Consortium iliundwa kutoka bakteria wawili:

• Pseudomonas aeruginosa — PA, accession number MZ520730.
• Bacillus albus — BA, accession number MW407057.

Cultures hizi mbili zilipimwa kwanza tofauti, kisha kabla ya matumizi pamoja biological interaction test ilifanywa kwenye agar. Strain moja iliposambazwa kwenye uso, strain nyingine iliongezwa kwenye well iliyoandaliwa na incubation ikafanywa katika 30±3 °C kwa saa 48. Kutokuwepo inhibition zone kulitafsiriwa kuwa hakuna mwingiliano antagonistic wa wazi kati ya strain hizi mbili chini ya hali zilizotumika katika utafiti.

Wakati wa kuunda consortium, kila bakteria ilikuzwa tofauti katika 30 mL sterile medium katika 30±3 °C na 120 rpm kwa saa 48; kisha 10 mL ya volume sawa kutoka kila culture ilichukuliwa, ikaongezwa kwenye 50 mL fresh sterile medium na kuincubate tena kwa saa 48 chini ya hali zile zile.

Optimization ya halijoto ilionyesha nini?

BMFCsC ilitathminiwa katika 20–40±3 °C. Uondoaji wa rangi wa juu zaidi, %98,7, ulipatikana katika 30±3 °C. Katika hali hiyo hiyo, chanzo kinaripoti output ya umeme ya 550 mV, 715 µA na 65,54 W/m².

Katika 20±3 °C, uondoaji wa rangi ulishuka hadi %36, voltage hadi 183 mV na current hadi 265 µA. Katika 40±3 °C, %61 uondoaji wa rangi, 257 mV na 373 µA viliripotiwa. Katika hali za 25±3 °C na 35±3 °C, performance ilikuwa juu kuliko kwenye halijoto hizo za mwisho lakini chini kuliko 30±3 °C.

Kwa hiyo katika experimental range ya utafiti, optimum temperature ilichaguliwa kuwa 30±3 °C. Matokeo yanatumika tu kwa bakteria wawili waliochunguzwa, composition ya TIWW halisi na geometry ya MFC.

Optimization ya pH ilionyesha nini?

Katika pH 5–9, performance ya juu zaidi ilipatikana katika pH 7. Katika pH 7, uondoaji wa rangi ulikuwa %98,7; voltage 540 mV na current 697 µA.

Onyo kuhusu power density: Safu ya power density katika jedwali hili ni report ya chanzo yenyewe. Kwa kuwa kuna kutolingana kwa takriban mara 1000 katika scale ya units kati ya voltage, current, anode area na power-density equations zilizotolewa katika utafiti, thamani hizi hazipaswi kutumika katika quantitative energy-performance comparison bila uthibitishaji huru.

Vyanzo gani vya carbon na nitrogen vilitoa matokeo bora?

Kati ya vyanzo vinne vya carbon, glucose ilitoa uondoaji wa rangi wa juu zaidi (%98,5) na electrical output ya 545 mV/695 µA. Fructose, maltose na sucrose zilionyesha kwa mtiririko huo %93, %88 na %79 uondoaji wa rangi.

Kati ya vyanzo vya nitrogen, yeast extract ilitoa matokeo ya juu zaidi kwa %98,2 uondoaji wa rangi, 538 mV na 685 µA. Beef extract ilifikia %88, peptone %71 na ammonium sulfate %54 uondoaji wa rangi.

Kwa hiyo hali za mwisho zilizoboreshwa ziliamuliwa kuwa 30±3 °C, pH 7, glucose na yeast extract. Imeelezwa kuwa kila nutrient source ilitumika katika kiwango cha %1 katika jaribio.

Je, consortium ilikuwa bora kuliko bakteria mmoja mmoja?

Katika hali zilizoboreshwa, BMFCsC ilitoa matokeo ya juu kuliko strain mbili za pekee kwa uondoaji wa rangi, COD na TOC.

Matokeo makuu ya matibabu ya saa 72 ni nini?

Katika maelezo ya time series ya utafiti, kiashiria cha rangi ADMI kilishuka kutoka 1367 hadi 5, COD kutoka 2153 mg/L hadi 97 mg/L na TOC kutoka 4852 mg/L hadi 90 mg/L. Thamani za kati zilitolewa pia kwa saa 12, 24 na 48, na matokeo yenye nguvu zaidi yalionyeshwa kupatikana karibu na saa 72.

Chanzo kinatoa kutoka mabadiliko haya ghafi matokeo makuu ya %99,63 kwa rangi, %95,49 kwa COD na %98,14 kwa TOC. Kwa kuwa katika sentensi moja ya Sehemu 3.3.1 uondoaji wa COD umeandikwa pia kama %95,14, asilimia ya COD imeripotiwa tofauti mara moja ndani ya chanzo; thamani ghafi 2153→97 mg/L zinaendana na mabadiliko ya takriban %95,49.

Je, kauli ya “siku 7” na data ya saa 72 katika utafiti ni kitu kile kile?

Chanzo kinasema majaribio yaliendeshwa kwa “siku 7” na sampuli zilichukuliwa kila saa 12. Kwa upande mwingine, matokeo makuu ya rangi, COD, TOC na maximum electrical performance yametolewa saa 72, yaani karibu na siku ya tatu. Points za vipimo katika grafu zinaendelea hadi saa 192, muda unaolingana na siku nane.

Katika paneli ya uondoaji wa rangi ya Kielelezo 1, horizontal axis inaonyesha 24, 48, 72, 96, 120, 144, 168 na 192 lakini imeandikwa “Time (day)”; katika paneli nyingine za kielelezo hicho na Kielelezo 2, muda umeonyeshwa kama “hour”. Kwa hiyo kuna unit inconsistency ndani ya chanzo katika labels za muda wa jaribio.

Bioelectricity generation curves zinaonyesha nini?

Voltage ilipanda kutoka thamani za chini za awali, ikafikia peak karibu na saa 72, kisha ikaanza kupungua. Voltage ya BMFCsC ilibaki juu ya strain moja. Mwelekeo sawa unaonekana katika current graph.

Maandishi yanaripoti kuwa BMFCsC ilipanda kutoka 110 mV hadi 550 mV na kutoka 174 µA hadi 715 µA. Sehemu 3.3.2 inahusisha thamani hii ya mwanzo na saa 12, huku katika sehemu ya hitimisho 110 mV na 174 µA zimeandikwa kama saa 24. Hii ni inconsistency nyingine ndani ya chanzo katika time reporting.

Kwa nini power density inapaswa kutafsiriwa kwa uangalifu?

Equations zinazotumiwa na chanzo ni:

\[ P=V\times I \]

na

\[ P_d=\frac{P}{A} \]

. Anode area imetolewa kama \(A=0,006\,m^2\).

Chanzo kinaripoti kwa maximum condition \(V=550\,mV\), \(I=715\,\mu A\) na \(P_d=65,54\,W/m^2\). Lakini 550 mV=0,550 V na 715 µA=0,000715 A zikibadilishwa kuwa SI, electrical power ni takriban \(3,93\times10^{-4}\,W\), na ikigawanywa kwa 0,006 m² huwa takriban 0,0655 W/m². Kwa hiyo kuna tofauti ya takriban mara 1000 na thamani ya 65,54 W/m² iliyoripotiwa na chanzo.

Tatizo lile lile la scale linaonekana katika seti ya awali ya 110 mV, 174 µA na 3,2 W/m². Kwa hiyo katika maelezo ya Verianla, power-density values zinapaswa kuhifadhiwa kama values “zilizoripotiwa katika utafiti” na zisitumike tena kama real energy density bila peer-reviewed au corrected version.

Enzyme za MnP na LiP zinaonyesha nini?

Manganese peroxidase (MnP) na lignin peroxidase (LiP) zilichunguzwa kama extracellular oxidoreductive enzymes zinazohusishwa na organic-pollutant transformation. Shughuli ya MnP ilifuatiliwa kwa P. aeruginosa na shughuli ya LiP kwa B. albus.

Activity saa 24 ilikuwa 2,28 IU/mL kwa MnP na 3,21 IU/mL kwa LiP, na saa 72 ilifikia 8,23 na 10,93 IU/mL kwa mtiririko huo. Katika vipimo vya baadaye activities zilipungua na chanzo kikahusisha hali hii na kupungua kwa substrates zilizopatikana.

Kuonekana kwa enzyme activity na kupungua kwa pollutants katika kipindi kile kile cha muda kunaendana na biochemical process inayofanya kazi kwa pamoja; hata hivyo, utafiti hauonyeshi moja kwa moja kimakanika ni GC-MS compound gani ilibadilishwa na reaction gani ya enzyme gani.

Physicochemical properties zilibadilikaje?

Inconsistency ya asilimia ndani ya chanzo: Asilimia katika Jedwali 1 si sawa kabisa na zile katika abstract, conclusion na Sehemu 3.5. Kwa mfano, Jedwali 1 linaandika %97,32 kwa TOC, lakini thamani ghafi za 4852→90 mg/L na maandishi ya abstract/conclusion yanaendana na takriban %98,14. Vivyo hivyo, baadhi ya asilimia za TDS, phosphate, total nitrogen, Cr, Cd na As katika abstract zinaonekana kuhamishwa dhidi ya parameters za Jedwali 1. Kwa hiyo hapa values za jedwali na values nyingine za maandishi hazijaunganishwa ili kutengeneza “seti moja iliyosahihishwa ya matokeo”.

Pia, chanzo kinaandika mabadiliko ya pH kutoka 9,25 hadi 7,17 kama “%22,5 removal”. pH ni logarithmic scale na si sawa moja kwa moja kimwili kutafsiriwa kama percentage removal ya pollutant concentration. Kwa hiyo taarifa salama zaidi kwa pH ni initial na final values zenyewe.

UV-Vis analysis inaonyesha nini?

Katika UV-Vis spectrum ya TIWW halisi isiyotibiwa, absorption features zilionekana karibu na 430, 497, 530 na 668 nm na watafiti wakazihusisha kwa mtiririko huo na methyl red, Congo red, safranin na methylene blue.

Baada ya BMFCsC treatment, characteristic absorption peaks hizi ziliripotiwa kutoweka. Hali hii inaendana na kupungua kwa concentration ya chromophore structures zinazotoa rangi au transformation ya chemical structures zake.

FT-IR spectra zinaeleza nini?

Katika FT-IR spectrum ya sampuli isiyotibiwa, bands ziliripotiwa katika maeneo ya 3427, 2115, 1597, 1408, 1300, 1130, 1047 na 624 cm⁻¹. Watafiti walizihusisha na aromatic amines, structures zinazohusiana na azo/azid, aromatic rings, amides, sulfonic groups na functional bonds nyingine.

Katika spectrum ya sampuli iliyotibiwa, band intensities na positions zilibadilika; features zilionekana karibu na 3425, 2887, 2076, 1618, 1406, 1339, 1299, 926, 622 na 539 cm⁻¹. Spectra mbili za Kielelezo 3 zinaonyesha kuwa chemical functional-group profile ilibadilika wazi kabla na baada ya treatment.

Mabadiliko ya FT-IR yanaendana na chemical transformation ya pollutants; lakini hayathibitishi peke yake complete mineralization ya kila initial compound.

Ni initial compounds gani zilipatikana katika GC-MS analysis?

Katika TIWW halisi isiyotibiwa, compounds kuu zilizotambuliwa na utafiti ni pamoja na diethylbenzylamine, lactic acid na derivatives zake, amidinothiophenoxy, phloroglucinol, pentachlorophenol, pentadecanoic acid, tetraphenylporphyrin, phenol 2-4 bis(1,1-dimethylethyle)-phosphite, tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphate na O-(phenylmethyl) oxime.

Identification ilitegemea comparison ya GC-MS retention times na mass-spectrum fragmentation patterns na NIST mass spectral library.

GC-MS baada ya treatment ilionyesha nini?

Katika chromatogram baada ya BMFCsC, nyingi za dominant peaks za mwanzo zilitoweka au kubadilika sana na signals mpya zilionekana katika retention times tofauti. Utafiti unazihusisha na products kama diacetone TMS derivative, 2-aminobenzoxazole TMS derivative, cyclohexane 1,1-dodecylidenebis[4-methyl-], eicosane 9-cyclohexyl, propanoic acid, pregn-5-en-20-one, O-methyloxime na 2,4-imidazolidinedione.

Katika Kielelezo 4, sampuli isiyotibiwa ina peak kubwa sana hasa karibu na dakika 6,25, huku overall intensity ya chromatogram baada ya treatment ikipungua wazi na peaks mpya ndogo kuonekana. Matokeo haya yanaunga mkono chemical transformation na degradation.

Hata hivyo, kuonekana kwa organic products mpya katika GC-MS kunathibitisha kuwa chemical transformation ilitokea katika mfumo; hakuthibitishi peke yake kuwa carbon yote imekuwa fully mineralized hadi CO₂ na H₂O. Kupungua kwa TOC kunaunga mkono strong organic-carbon removal, lakini chanzo hakitoi mass balance kwa metabolites zote.

Je, phytotoxicity ilipungua kweli?

Data hizi zinaonyesha kuwa phytotoxic effect kwenye Vigna radiata ilipungua kwa kiwango kikubwa baada ya BMFCsC treatment. Hasa, germination ilipanda kutoka %50 hadi %100 na shoot growth ikakaribia control value.

Hata hivyo, root length na biomass ya sampuli iliyotibiwa ziko chini ya control. Pia, katika comparison columns za Jedwali 1 la chanzo, BOD baada ya treatment, baadhi ya heavy metals na parameters nyingine bado ziko juu ya reference values zilizotolewa. Kwa hiyo seven-day germination test katika plant species moja haitoshi kuthibitisha hitimisho kwamba “agricultural reuse ni salama kwa nyanja zote”.

Matokeo yanayoungwa mkono na utafiti

• P. aeruginosa MZ520730 na B. albus MW407057 ziliunda consortium bila kuonyesha antagonism ya wazi katika compatibility test ya utafiti.
• Katika range iliyochunguzwa, hali zinazofaa zaidi kwa BMFCsC ziliamuliwa kuwa 30±3 °C na pH 7.
• Glucose na yeast extract zilichaguliwa kwa mtiririko huo kama carbon na nitrogen sources zinazofaa zaidi.
• BMFCsC ilionyesha uondoaji mkubwa zaidi wa rangi, COD na TOC kuliko single-strain MFCs.
• Kiashiria cha rangi kilishuka kutoka 1367 hadi 5, COD kutoka 2153 hadi 97 mg/L na TOC kutoka 4852 hadi 90 mg/L.
• Maximum measured voltage ya BMFCsC iliripotiwa kuwa 550 mV na current 715 µA.
• Shughuli za MnP na LiP ziliongezeka wakati wa matibabu na kufikia kiwango cha juu saa 72.
• UV-Vis, FT-IR na GC-MS results zilionyesha mabadiliko makubwa katika chemical composition baada ya treatment.
• Vigna radiata germination ilikuwa %50 katika TIWW isiyotibiwa na %100 katika TIWW iliyotibiwa.

Matokeo ambayo utafiti hauungi mkono au yanahitaji kuthibitishwa

• Maximum power density ya 65,54 W/m² iliyoripotiwa katika chanzo haiendani moja kwa moja katika SI units na voltage, current, area na equations za utafiti huo huo.
• Matokeo ya MFC ya laboratory scale hayaonyeshi kuwa utendaji ule ule utapatikana katika industrial textile treatment plant.
• Kwa kuwa wastewater ilisterilishwa kwa filtration, natural microbial competition na contamination conditions katika real plant wastewater hazijamodeliwa kikamilifu.
• Utafiti hautoi continuous-flow pilot reactor au long-term industrial operation validation.
• Net energy balance haijahesabiwa pamoja na pump, incubation, nutrient addition na auxiliary energy inputs nyingine.
• Gharama ya kiuchumi ya kuongeza glucose na yeast extract katika kiwango cha real plant haijatathminiwa.
• Mabadiliko ya GC-MS na FT-IR hayathibitishi peke yake complete mineralization ya pollutants zote.
• Vigna radiata test inaonyesha phytotoxicity imepungua lakini haitathmini risks zote za agricultural reuse.
• Kwa kuwa baadhi ya percentage, time na unit values katika chanzo hazilingani, maeneo haya yanahitaji peer-reviewed/corrected version.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Makundi ya majaribio na marudio

Majaribio ya PA, BA na BMFCsC iliyoundwa pamoja yalifanywa katika utafiti. Katika optimization experiments, inoculum ratio ya %10 (v/v) ilitumiwa. 1,8 L ya TIWW halisi na isiyopunguzwa iliyosterilishwa kwa filtration iliwekwa katika anode chamber, na cathode chamber ikajazwa phosphate-buffer medium.

Sehemu ya statistics ya utafiti inasema majaribio yote yalifanywa katika sets tatu na matokeo yakatolewa kama mean±standard deviation. Hata hivyo, separate hypothesis test, test name, p-value au α significance threshold haikutolewa. Kwa hiyo inferential-statistics procedure kwa statements za “significant” katika maandishi haijaelezwa kwa undani katika source kuu.

Hali zilizoboreshwa

Hesabu ya uondoaji wa rangi

Uondoaji wa rangi ulifuatiliwa kwa ADMI 3WL tristimulus filter method na relation ifuatayo ilitumiwa:

\[ \text{Renk giderimi (\%)}= \frac{ADMI_{T0}-ADMI_{Tt}}{ADMI_{T0}}\times100 \]

Hapa \(T0\) inaonyesha initial value na \(Tt\) value katika treatment time husika.

Ingawa abstract sentence ya chanzo inaandika mabadiliko ya rangi kutoka 1367 hadi 5 pamoja na “mg/L”, Jedwali 1 linatoa parameter kama “Color (ADMI)”. Kwa hiyo ADMI color indicator haijabadilishwa lebo kuwa mg/L concentration katika makala.

Vipimo vya COD na TOC

COD iliamuliwa kwa standard open reflux method. TOC ilipimwa kwa high-temperature combustion na non-dispersive infrared (NDIR) detection. Organic carbon ilioksidishwa kuwa CO₂ katika 680–1200 °C chini ya oxygen-rich conditions na CO₂ iliyotokana ikapimwa kwa NDIR.

Muundo wa msingi wa removal percentage:

\[ \text{Giderim (\%)}= \frac{T_0-T_t}{T_0}\times100 \]

ulitumiwa.

Maelezo ya enzyme analysis

Kwa MnP activity, 1,0 mL supernatant, 1,0 mL phenol red, 1,5 mL pH 7 phosphate buffer na 0,5 mL magnesium sulfate zilitumiwa; reaction ilianzishwa kwa 0,5 mL 1 mM H₂O₂ na kufuatiliwa katika 610 nm.

LiP activity ilipimwa katika 310 nm. Reaction mixture ilikuwa na pH 3 sodium tartrate buffer, supernatant, dye substrate na H₂O₂ na incubation ikafanywa katika 25±2 °C kwa dakika 20.

Enzyme unit moja ilifafanuliwa na utafiti kama kiasi cha enzyme kinachohitajika kubadilisha 1,0 µmol substrate kuwa product kwa dakika chini ya hali za jaribio.

Mbinu za UV-Vis, FT-IR na GC-MS

UV-Vis samples zilicentrifuge na kuchujwa kupitia membrane ya 0,22 µm, kisha zikaskaniwa katika 300–700 nm.

Kwa FT-IR, 25 mL sample ilicentrifuge, supernatant ikakaushwa katika 50 °C, ikachanganywa na KBr na kupimwa katika 400–4000 cm⁻¹ kwa scans 16.

Kabla ya GC-MS, 50 mL TIWW ilifanyiwa liquid-liquid extraction na ethyl acetate kwa 1:1 volume ratio; organic phase ikakaushwa juu ya anhydrous sodium sulfate, residue ikayeyushwa tena katika methanol na kuingizwa kwenye PE-5MS capillary column. Helium flow ilitolewa kuwa 1,0 mL/dakika. Oven iliongezwa kutoka 80 °C hadi 280 °C kwa rate ya 10 °C/dakika.

Heavy metal analysis

Concentrations za Cr, As, Cd na Zn ziliamuliwa kwa inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) baada ya acid digestion.

Katika Jedwali 1, Cr baada ya treatment ni 0,42±0,07 mg/L, Cd 0,27±0,06 mg/L na As 0,75±0,02 mg/L. Katika CPCB/USEPA comparison columns za chanzo chenyewe, baadhi ya values hizi bado ziko juu ya limits zilizotolewa. Kwa hiyo statements “removal percentage ni kubwa” na “final concentration inakidhi kila criterion ya use/discharge” zinapaswa kutenganishwa.

Mbinu ya phytotoxicity

Katika kila Petri dish, mbegu 10 zenye afya za Vigna radiata zilitumiwa. Mbegu zilifanyiwa surface sterilization kwa %2 mercuric chloride kwa dakika mbili na kisha kuoshwa vizuri kwa distilled water.

Hali tatu ziliundwa: tap-water control, TIWW isiyotibiwa na TIWW iliyotibiwa na BMFCsC. Mbegu zilipewa 4 mL ya liquid husika kila siku, na baada ya incubation ya siku saba katika 30 °C, germination, root length, shoot length na biomass zilipimwa.

Numerical na editorial inconsistencies kuu ndani ya chanzo

• Power density: 550 mV, 715 µA, 0,006 m² na equations za chanzo hazilingani kimvitengo na 65,54 W/m²; kuna tofauti ya takriban mara 1000.
• TOC removal: Abstract/conclusion %98,14; Jedwali 1 %97,32. Thamani ghafi 4852→90 mg/L zinaendana na takriban %98,14.
• COD removal: Main result ni %95,49 lakini Sehemu 3.3.1 inaandika mara moja %95,14.
• Removal percentages nyingine: Kati ya abstract, Sehemu 3.5, conclusion na Jedwali 1, baadhi ya asilimia za TDS, phosphate, total nitrogen, Cr, Cd na As zimehamishwa kwenda parameters tofauti au zimetolewa tofauti.
• Experiment duration: Maandishi yanataja siku 7, baadhi ya data zina peak katika saa 72, na grafu zinaenda hadi saa 192.
• Graph time unit: Katika Kielelezo 1A, axis yenye values 24–192 imeandikwa “Time (day)”; katika paneli nyingine za series hiyo hour imetumika.
• Time ya initial electrical value: Sehemu 3.3.2 inahusisha 110 mV/174 µA na saa 12, conclusion section na saa 24.
• ADMI unit: Abstract inaandika color value pamoja na concentrations nyingine kama mg/L, huku Jedwali 1 likitumia “Color (ADMI)”.
• pH percentage: Jedwali linatoa pH change kama “%22,5 removal”; kwa kuwa pH ni logarithmic scale, initial/final pH values zinapaswa kutafsiriwa moja kwa moja zaidi.

Nguvu za utafiti

• Kutumia real and undiluted textile-industry wastewater badala ya synthetic dye solution.
• Kulinganisha bakteria mmoja mmoja na two-strain consortium katika experimental framework ile ile.
• Systematic optimization ya temperature, pH, carbon source na nitrogen source.
• Kuchunguza BOD, TDS, nutrient salts na heavy metals pamoja na color, COD na TOC.
• Kufuatilia activities za MnP na LiP kwa muda.
• Kuchunguza chemical transformation kwa analytical methods kadhaa: UV-Vis, FT-IR na GC-MS.
• Kufanya phytotoxicity comparison kabla na baada ya treatment kwa Vigna radiata.
• Kufanya experiments katika sets tatu na kuripoti mean±standard deviation kwa matokeo mengi.

Mapungufu makuu

Utafiti ulitumia laboratory-scale two-chamber MFC katika batch mode. Continuous-fed pilot reactor, real industrial flow, electrode scale-up na long-term biofilm stability havijatathminiwa.

Ingawa wastewater ilikuwa real and undiluted, ilipitia filtration sterilization. Hii ina maana natural wastewater microbiota na real plant-scale competition kati ya bakteria zilitolewa kwa kiasi kikubwa kwenye jaribio.

Optimum performance ilipatikana kwa kuongeza glucose na yeast extract. Economic cost, carbon footprint na applicability ya additions hizi katika large-scale textile treatment plants hazijahesabiwa.

Net energy balance ya electricity generation haikufanywa. Electrical output kutoka MFC haikulinganishwa na incubation, temperature control, nutrient preparation na laboratory inputs nyingine.

Kwa kuwa kuna serious unit/calculation inconsistency kwa power density na percentage-time reporting inconsistencies mbalimbali katika chanzo, quantitative magnitude ya energy performance inapaswa kushughulikiwa kwa uangalifu mkubwa.

Phytotoxicity ilitathminiwa tu kwa Vigna radiata na early-growth indicators za siku saba. Chronic soil effects, heavy-metal accumulation, food safety, long-term plant development au crop species tofauti havikuchunguzwa.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Tam özgün çalışma adı: Optimization of treatment process for real textile industry wastewater by using a new bacterial microbial fuel cells consortium (BMFCsC) with simultaneous bioelectricity generation

Waandishi na mpangilio: Roop Kishor; Sandeep Bharti; Luiz Fernando R. Ferreira; Ram Naresh Bharagava.

Equal contribution/co-first authorship: Haijaripotiwa katika version iliyochunguzwa.

Corresponding author: Dr. Ram Naresh Bharagava.

Corresponding-author email addresses: bharagavarnbbau11@gmail.com; ramnaresh_dem@bbau.ac.in.

Taasisi 1: Laboratory of Bioremediation and Metagenomics Research (LBMR), Department of Microbiology, Babasaheb Bhimrao Ambedkar University, Vidya Vihar, Raebareli Road, Lucknow-226025, Uttar Pradesh, India.

Taasisi 2: Institute of Technology and Research, Tiradentes University, Campus Farolandia, Aracaju, Brazil.

Aina ya chanzo: Laboratory-scale experimental research preprint inayochunguza bacterial-consortium microbial fuel cell katika real textile-industry wastewater.

Peer-review status: Utafiti uliopitiwa ni preprint na haujapitia peer review.

Jukwaa: SSRN / SSRN Electronic Journal.

SSRN record number: 6927298.

DOI: 10.2139/ssrn.6927298.

Mwaka wa uchapishaji: 2026. Kwa kuwa bibliographic indexes zina disagreement kuhusu exact month/day, imetolewa hapa katika kiwango cha mwaka.

Official link:SSRN 6927298

Peer-reviewed version check: Wakati wa kuandaa tathmini hii ya Verianla, separate verified peer-reviewed journal version yenye title hiyo hiyo haikupatikana. Main scientific content inategemea tu SSRN preprint version iliyopakiwa.

License: Open Creative Commons au equivalent reuse license haikupatikana katika version iliyochunguzwa. Kwa hiyo original graphs na spectra hazijachapishwa tena moja kwa moja; scientific messages zake zimeelezwa kwa text na reconstructed tables.

Wastewater source: Real textile-industry wastewater iliyochukuliwa kutoka outlet ya Common Effluent Treatment Plant huko Rooma, Kanpur, Uttar Pradesh, India.

Main microorganisms: Pseudomonas aeruginosa MZ520730 na Bacillus albus MW407057.

Main experimental model: Two-chamber H-type microbial fuel cell yenye 3000 mL total volume na 2000 mL working volume; salt bridge yenye %2 NaCl na %10 agar; graphite/acrylic-coated Cu mesh electrodes.

Optimum conditions: 30±3 °C, pH 7, glucose carbon source na yeast extract nitrogen source; nutrient sources %1 (w/v), inoculum %10 (v/v).

Main treatment result: Katika main results za chanzo, color %99,63, COD %95,49 na TOC %98,14 zimeripotiwa kama removal. Raw final concentrations ni ADMI 5, COD 97 mg/L na TOC 90 mg/L kwa mtiririko huo.

Electrical result: Maximum voltage 550 mV na current 715 µA zimeripotiwa. Chanzo pia kinatoa maximum power density ya 65,54 W/m²; lakini kuna calculation/unit inconsistency ya takriban mara 1000 katika SI units kwa V, I, A na equations zilizotolewa. Kwa hiyo power-density value inapaswa kutathminiwa kama value iliyoripotiwa katika preprint, si verified engineering value.

Enzymes: Highest MnP activity 8,23 IU/mL na LiP activity 10,93 IU/mL zimeripotiwa karibu na saa 72.

Analytical validation: UV-Vis; FT-IR; GC-MS; ICP-MS; COD, TOC, BOD na physicochemical measurements nyingine; Vigna radiata phytotoxicity experiment.

Statistical method: Imeelezwa kuwa experiments zilifanywa katika sets tatu na results zikawasilishwa kama mean±standard deviation. Separate detailed inferential statistical test, p-value au α significance threshold haijafafanuliwa katika chanzo.

Inconsistencies ndani ya chanzo: Power-density unit calculation; TOC na removal percentages nyingine; tofauti ya %95,14/%95,49 kwa COD; 7 days/72 hours/192 hours time narrative; Kielelezo 1A time axis; initial 110 mV value kuandikwa kama saa 12 au 24; matumizi ya mg/L kwa ADMI na kuonyesha pH kama percentage removal. Maeneo haya hayajasahihishwa kimya kimya.

Phytotoxicity interpretation: Katika TIWW iliyotibiwa, Vigna radiata germination ilifikia %100 na growth indicators zikaboreshwa wazi dhidi ya TIWW isiyotibiwa. Hata hivyo, treated sample haikufikia tap-water control katika baadhi ya indicators na baadhi ya final concentrations katika physicochemical table ya utafiti zilibaki juu ya comparison values. Kwa hiyo general agricultural reuse safety haipaswi kuchukuliwa kuwa imethibitishwa na jaribio hili pekee.

Funding: Science & Engineering Research Board (SERB), Anusandhan National Research Foundation (ANRF), New Delhi, India; Major Research Project, Grant No. EEQ/2021/000402.

Conflict of interest: Corresponding author anatangaza kwa niaba ya waandishi wote kwamba hakuna conflict of interest.

CRediT/author contributions: Version iliyochunguzwa haina separate CRediT authorship contribution statement section.

Data availability: Separate data-availability statement haijapatikana katika version iliyochunguzwa.

Main scientific boundary: Utafiti ulifanywa katika batch mode, laboratory scale, kwenye real TIWW iliyosterilishwa kwa filtration na kwa kuongeza glucose/yeast extract kutoka nje. Pilot scale, continuous flow, real-plant energy balance, economic feasibility na long-term field validation havijatolewa.

Scientific-content principle: Experimental conditions, treatment results, biological-mechanism interpretations, spectral analyses, GC-MS findings na phytotoxicity results katika makala hii ya Verianla zinategemea tu utafiti wa kurasa 40 uliopitiwa. External sources zilitumiwa tu kwa bibliographic checking ya DOI, SSRN record, publication-year/date indexes na kama peer-reviewed version ipo au la.