Please wait a minute...
Frontiers of Environmental Science & Engineering

ISSN 2095-2201

ISSN 2095-221X(Online)

CN 10-1013/X

Postal Subscription Code 80-973

2018 Impact Factor: 3.883

Front. Environ. Sci. Eng.    2018, Vol. 12 Issue (1) : 9    https://doi.org/10.1007/s11783-018-1033-z
REVIEW ARTICLE
Electrochemical removal of nitrate in industrial wastewater
Dong Xu1, Yang Li1, Lifeng Yin1, Yangyuan Ji1, Junfeng Niu2, Yanxin Yu1()
1. State Key Laboratory of Water Environment Simulation, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
2. School of Environment and Civil Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China
 Download: PDF(611 KB)   HTML
 Export: BibTeX | EndNote | Reference Manager | ProCite | RefWorks
Abstract

Electrochemical removal is promising in nitrate elimination from wastewater.

Influencing factors of nitrate electrochemical removal are critically reviewed.

Electroreduction pathways of nitrate undergo electron transfer and hydrogenation.

Electrocoagulation pathways of nitrate undergo coagulation, reduction, flotation.

Electrodialysis pathways of nitrate undergo dialysis, reduction and oxidation.

A number of recent studies have demonstrated that electrochemical technologies, including electroreduction (ER), electrocoagulation (EC), and electrodialysis (ED), are effective in nitrate elimination in wastewater due to their high reactivity. To obtain the maximal elimination efficiency and current efficiency, many researchers have conducted experiments to investigate the optimal conditions (i.e., potential, current density, pH value, plate distance, initial nitrate concentration, electrolyte, and other factors) for nitrate elimination. The mechanism of ER, EC and ED for nitrate removal has been fully elucidated. The ER mechanism of nitrate undergoes electron transfer and hydrogenation reduction. The EC pathways of nitrate removal include reduction, coagulation and flotation. The ED pathways of nitrate include redox reaction and dialysis. Although the electrochemical technology can remove nitrate from wastewater efficiently, many problems (such as relatively low selectivity toward nitrogen, sludge production and brine generation) still hinder electrochemical treatment implementation. This paper critically presents an overview of the current state-of-the-art of electrochemical denitrification to enhance the removal efficiency and overcome the shortages, and will significantly improve the understanding of the detailed processes and mechanisms of nitrate removal by electrochemical treatment and provide useful information to scientific research and actual practice.

Keywords Nitrate removal      Electroreduction      Electrocoagulation      Electrodialysis     
Corresponding Author(s): Yanxin Yu   
Issue Date: 31 January 2018
 Cite this article:   
Dong Xu,Yang Li,Lifeng Yin, et al. Electrochemical removal of nitrate in industrial wastewater[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2018, 12(1): 9.
 URL:  
https://academic.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-018-1033-z
https://academic.hep.com.cn/fese/EN/Y2018/V12/I1/9
Fig.1  Proposed mechanism of electrochemical denitrification technology
Cathode Nitrate
concentration
(mg/L)
Electrolyte
(mg/L)
Other parameters XNO3 (%) k*
(min1)
SN2 (%) Onset potential
(V)
Ref
Graphite felt 170 NM* Constant voltage: -1.8 V
2 h
70 NM* NM* -0.8 [67]
Pt 4250 3725 (KCl) 180 min 31.2 1.5 × 103 13.5 NM* [68]
Fe 100 500 (Na2SO4) NM* 93 NM* NM* NM* [69]
Fe 100 500 (Na2SO4)
500 (NaCl)
NM* 87 NM* 87 NM* [69]
Fe 50 500 (Na2SO4) NM* 91 NM* NM* NM* [69]
Fe 50 500 (Na2SO4)
500 (NaCl)
NM* 94.3 NM* NM* NM* [69]
Ti 170 NM* Constant voltage: -1.8 V
2 h
8 NM* NM* -1.0 [67]
Co3O4/Ti 100 71000 (Na2SO4) NM* 65 NM* NM* NM* [31]
Co3O4/Ti 100 71000 (Na2SO4)
1500 (NaCl)
NM* 96 NM* NM* NM* [31]
Si/BDD 9.74 NM* 35.7 mA/cm2
180 min
100 NM* NM* NM* [49]
Cu/graphite 850 58500 (NaCl) NM* NM* 1.25 × 106 NM* -0.9 [66]
Pd-Cu/ graphite 85000 40000 (NaOH) NM* NM* 3.73 × 106 90 -0.7 [66]
Cu/Pt 4250 3725 (KCl) 180 min 66 4.88 × 104 12 NM* [68]
Cu-Ni 170 NM* Constant voltage: -1.8 V
2 h
58 NM* NM* -1.3 [67]
Sn-Cu/Pt 5250 3725 (KCl) 180 min 99 4.96 × 104 93.8 NM* [67]
Tab.1  Summary of nitrate electroreduction over different types of cathodes
Fig.2  Proposed mechanism of nitrate removal by electrocoagulation technology
Anode-Cathode Current density
(mA/cm2)
Voltage
(V)
pH Electrolysis
Time
(min)
Nitrate concentration
(mg/L)
Removal rate
(%)
Ref
Mg-Mg 1 NM* 7 NM* 500 83.33 [94]
Mg-Mg 1.5 NM* 7 NM* 500 90.27 [94]
Mg-Mg 2.5 NM* 7 NM* 500 92.9 [94]
Mg-Mg 5 NM* 7 NM* 500 93.43 [94]
Mg-Mg 7.5 NM* 7 NM* 500 93.87 [94]
Al-Al 25 NM* 7 60 100 52 [88]
Al-Al NM* 20 5 60 150 72 [93]
Al-Al NM* 20 7 60 150 78 [93]
Al-Al 3.57 NM* 5 40 100 62.8 [95]
Al-Gr 25 NM* 7 60 100 87 [88]
Al-Fe 25 NM* 7 60 100 41 [88]
Al-Fe 3.57 NM* 5 40 100 81.5 [95]
Fe-Fe 25 NM* 7 60 100 47 [88]
Fe-Fe 3.57 NM* 5 40 100 71.2 [95]
Fe-Al 25 NM* 7 60 100 73 [88]
Fe-Gr 25 NM* 7 60 100 58 [88]
Gr-Gr 25 NM* 7 60 100 81 [88]
Gr-Al 25 NM* 7 60 100 81 [88]
Gr-Fe 25 NM* 7 60 100 80 [88]
Tab.2  Summary of nitrate electrocoagulation over different types of electrodes
Fig.3  Proposed mechanism of nitrate removal by electrodialysis technology
Anion exchange membrane Cation exchange membrane Current density
(mA/cm2)
Voltage
(V)
Time
(min)
Flow rate
(L/min)
Initial concentration
(mg/L)
Nitrate removal
(%)
P* K* Ref
AFN CMX 10 NM* 60 NM* 500 80.5 NM* NM* [110]
ACS CMX 10 NM* 60 NM* 500 77.5 NM* NM* [110]
ACS CMX NM* 15 10 NM* 89.69. 82.64 NM* NM* [111]
AMX CMX 10 NM* 60 NM* 500 75.0 NM* NM* [110]
AMX CMX NM* 10 NM* 1.6 450 96 NM* NM* [112]
ADP CMX 10 NM* 60 NM* 500 76.0 NM* NM* [110]
ADS CMX 10 NM* 60 NM* 500. 78.9 NM* NM* [110]
]AMI PC-SK NM* 5 120 NM* 850 NM* 1.79 NM* [113]
NEOSEPTA AM1 NEOSEPTA CM-2 1.0 NM* 60 NM* NM* NM* 2 3.63 [114]
Py-Fe NEOSEPTA AM1 NEOSEPTA CM-2 1.0 NM* 60 NM* NM* NM* 5 4.84 [114]
Tab.3  Summary of ion exchange membranes for nitrate removal by electrolysis
1 Han L, Huang  W, Yuan X,  Zhao Y, Ma  Z, Qin J. Denitrification potential and influencing factors of the riparian zone soils in different watersheds, Taihu basin. Water Air & Soil Pollution, 2017, 228(3): 108
2 Cameron K C, Di  H J, Moir  J L. Nitrogen losses from the soil/plant system: a review. Annals of Applied Biology, 2013, 162(2): 145–173
https://doi.org/10.1111/aab.12014
3 Smith V H, Schindler  D W. Eutrophication science: Where do we go from here? Trends in Ecology & Evolution, 2009, 24(4): 201–207
https://doi.org/10.1016/j.tree.2008.11.009 pmid: 19246117
4 Gągała I,  Izydorczyk K,  Skowron A,  Kamecka-Plaskota D,  Stefaniak K,  Kokociński M,  Mankiewicz-Boczek J. Appearance of toxigenic cyanobacteria in two Polish lakes dominated by Microcystis aeruginosa and Planktothrix agardhii and environmetal factors influence. Ecohydrology & Hydrobiology, 2010, 10(1): 25–34
https://doi.org/10.2478/v10104-009-0045-5
5 Bohdziewicz J, Bodzek  M, Wasik E. The application of reverse osmosis and nanofiltration to the removal of nitrates from groundwater. Desalination, 1999, 121(2): 139–147
https://doi.org/10.1016/S0011-9164(99)00015-6
6 van der Hoek J P,  van der Hoek W F,  Klapwijk A. Nitrate removal from ground water-use of a nitrate selective resin and a low concentrated regenerant.Water Air & Soil Pollution, 1988, 37(1–2): 41–53
https://doi.org/10.1007/BF00226478
7 García de Lomas J,  Corzo A,  Gonzalez J M,  Andrades J A,  Iglesias E,  Montero M J. Nitrate promotes biological oxidation of sulfide in wastewaters: experiment at plant-scale. Biotechnology and Bioengineering, 2006, 93(4): 801–811
https://doi.org/10.1002/bit.20768 pmid: 16255035
8 Sánchez A, Rodríguez-Hernández  L, Buntner D,  Esteban-García A L,  Tejero I,  Garrido J M. Denitrification coupled with methane oxidation in a membrane bioreactor after methanogenic pre-treatment of wastewater. Journal of Chemical Technology and Biotechnology (Oxford, Oxfordshire), 2016, 91(12): 2950– 2958
https://doi.org/10.1002/jctb.4913
9 Palomares A E,  Prato J G,  Márquez F,  Corma A. Denitrification of natural water on supported Pd/Cu catalysts. Applied Catalysis B Environmetal, 2003, 41(1– 2): 3–13
10 Choe S, Liljestrand  H M, Khim  J. Nitrate reduction by zero-valent iron under different pH regimes. Applied Geochemistry, 2004, 19(3): 335–342
https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2003.08.001
11 Reyter D, Bélanger  D, Roué L. Nitrate removal by a paired electrolysis on copper and Ti/IrO2 coupled electrodes-influence of the anode/cathode surface area ratio. Water Research, 2010, 44(6): 1918–1926
https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.11.037 pmid: 20031186
12 Gómez M A,  González-López J,  Hontoria-García E. Influence of carbon source on nitrate removal of contaminated groundwater in a denitrifying submerged filter. Journal of Hazardous Materials, 2000, 80(1–3): 69–80
https://doi.org/10.1016/S0304-3894(00)00282-X pmid: 11080570
13 Prosnansky M, Sakakibara  Y, Kuroda M. High-rate denitrification and SS rejection by biofilm-electrode reactor (BER) combined with microfiltration. Water Research, 2002, 36(19): 4801–4810
https://doi.org/10.1016/S0043-1354(02)00206-3 pmid: 12448523
14 Sakakibara Y, Nakayama  T. A novel multi-electrode system for electrolytic and biological water treatments: electric charge transfer and application to denitrification. Water Research, 2001, 35(3): 768–778
https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00327-4 pmid: 11228976
15 Xiao Y, Zheng  Y, Wu S,  Yang Z H,  Zhao F. Nitrogen recovery from wastewater using microbial fuel cells. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2016, 10(1): 185–191 
https://doi.org/10.1007/s11783-014-0730-5
16 Sierra-Alvarez R, Beristain-Cardoso  R, Salazar M,  Gómez J,  Razo-Flores E,  Field J A. Chemolithotrophic denitrification with elemental sulfur for groundwater treatment. Water Research, 2007, 41(6): 1253–1262
https://doi.org/10.1016/j.watres.2006.12.039 pmid: 17296214
17 Osaka T, Shirotani  K, Yoshie S,  Tsuneda S. Effects of carbon source on denitrification efficiency and microbial community structure in a saline wastewater treatment process. Water Research, 2008, 42(14): 3709–3718
https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.06.007 pmid: 18675439
18 Schoeman J J, Steyn  A. Nitrate removal with reverse osmosis in a rural area in South Africa. Desalination, 2003, 155(1): 15–26
https://doi.org/10.1016/S0011-9164(03)00235-2
19 Duca M, Koper  M T M. Powering denitrification: The perspectives of electrocatalytic nitrate reduction. Energy & Environmental Science, 2012, 5(12): 9726–9742
https://doi.org/10.1039/c2ee23062c
20 Zhao Y Y, Kong  F X, Wang  Z, Yang H W,  Wang X M,  Xie Y F,  Waite T D. Role of membrane and compound properties in affecting the rejection of pharmaceuticals by different RO/NF membranes. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2017, 11(6): 20 
https://doi.org/10.1007/s11783-017-0975-x
21 Young G K, Bungay  H R, Brown  L M, Parsons  W A. Chemical reduction of nitrate in water. Journal Water Pollution Control Federation, 1964, 36(3): 395–398
22 Murphy A P. Chemical removal of nitrate from water. Nature, 1991, 350(6315): 223–225
https://doi.org/10.1038/350223a0
23 Zhang R, Shuai  D, Guy K A,  Shapley J R,  Strathmann T J,  Werth C J. Elucidation of nitrate reduction mechanisms on a Pd‐In bimetallic catalyst using isotope labeled nitrogen species. ChemCatChem, 2013, 5(1): 313–321
https://doi.org/10.1002/cctc.201200457
24 Dash B P, Chaudhari  S. Electrochemical denitrificaton of simulated ground water. Water Research, 2005, 39(17): 4065–4072
https://doi.org/10.1016/j.watres.2005.07.032 pmid: 16146640
25 Mattarozzi L, Cattarin  S, Comisso N,  Gerbasi R,  Guerriero P,  Musiani M,  Verlato E. Electrodeposition of compact and porous Cu-Pd alloy layers and their application to nitrate reduction in alkali. Electrochimica Acta, 2017, 230: 65–372
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2017.02.012
26 Hamam A, Oukil  D, Dib A,  Hammache H,  Makhloufi L,  Saidani B. Polypyrrole coated cellulosic substrate modified by copper oxide as electrode for nitrate electroreduction. Surface Review and Letters, 2015, 22(5): 61–71
https://doi.org/10.1142/S0218625X15500651
27 Lu R, Chen  W, Li W W,  Shen G P,  Wang L J,  Yu H Q. Probing the redox process of p-benzoquinone in dimethyl sulphoxide by using fluorescence spectroelectrochemistry. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2017, 11(1): 14 
https://doi.org/10.1007/s11783-017-0905-y
28 Larue O, Vorobiev  E. Floc size estimation in iron induced electrocoagulation and coagulation using sedimentation data. International Journal of Mineral Processing, 2003, 71(1–4): 1–15
https://doi.org/10.1016/S0301-7516(03)00026-7
29 Khoufi S, Feki  F, Sayadi S. Detoxification of olive mill wastewater by electrocoagulation and sedimentation processes. Journal of Hazardous Materials, 2007, 142(1–2): 58–67
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.07.053 pmid: 16956717
30 Wang L L, Li  M, Liu X,  Feng C P,  Zhou F, Chen  N, Hu W W. Mechanism and effectiveness of Ti-based nano-electrode for electrochemical denitrification. International Journal of Electrochemical Science, 2017, 12(3): 1992–2002
https://doi.org/10.20964/2017.03.50
31 Su L, Li  K, Zhang H,  Fan M, Ying  D, Sun T,  Wang Y, Jia  J. Electrochemical nitrate reduction by using a novel Co3O4/Ti cathode. Water Research, 2017, 120: 1–11
https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.04.069 pmid: 28478288
32 Mook W T, Chakrabarti  M H, Aroua  M K, Khan  M A, Ali  B S, Islam  M S, Hassan  M A A. Removal of total ammonia nitrogen (TAN), nitrate and total organic carbon (TOC) from aquaculture wastewater using electrochemical technology: A review. Desalination, 2012, 285(3): 1–13
https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.09.029
33 Anglada Á, Urtiaga  A, Ortiz I. Contributions of electrochemical oxidation to waste-water treatment: fundametals and review of applications. Journal of Chemical Technology and Biotechnology (Oxford, Oxfordshire), 2009, 84(12): 1747–1755
https://doi.org/10.1002/jctb.2214
35 Matsunaga A, Yasuhara  A. Dechlorination of polychlorinated organic compounds by electrochemical reduction with naphthalene radical anion as mediator. Chemosphere, 2005, 59(10): 1487–1496
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.12.045 pmid: 15876391
36 Xu Y H, Li  H F, Chu  C P, Huang  P, Ma C A. Indirect electrochemical reduction of indigo on carbon felt: process optimization and reaction mechanism. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2014, 53(26): 10637–10643
https://doi.org/10.1021/ie500603y
37 Bae S E, Stewart  K L, Gewirth  A A. Nitrate adsorption and reduction on Cu(100) in acidic solution. Journal of the American Chemical Society, 2007, 129(33): 10171–10180
https://doi.org/10.1021/ja071330n pmid: 17655297
38 Bae S E, Gewirth  A A. Differential reactivity of Cu(111) and Cu(100) during nitrate reduction in acid electrolyte. Faraday Discussions, 2008, 140(1): 113–123
pmid: 19213313
39 Butcher D P Jr,  Gewirth A A. Nitrate reduction pathways on Cu single crystal surfaces: effect of oxide and Cl−. Nano Energy, 2016, 29: 457–465
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2016.06.024
40 Motahar Hossain M,  Nakata K,  Kawaguchi T,  Shimazu K. Reduction of nitrate on electrochemically pre-reduced tin-modified palladium electrodes. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2013, 707(31): 59–65
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2013.08.015
41 Reyter D, Bélanger  D, Roué L. Study of the electroreduction of nitrate on copper in alkaline solution. Electrochimica Acta, 2008, 53(20): 5977–5984
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2008.03.048
42 Vooys A C A D,  Santen R A V,  Veen J A R V. Electrocatalytic reduction of NO3− on palladium/copper electrodes. Journal of Molecular Catalysis A Chemical, 2000, 154(1–2): 203–215
43 Hupert M, Muck  A, Wang R,  Stotter J,  Cvackova Z,  Haymond S,  Show Y, Swain  G M. Conductive diamond thin-films in electrochemistry. Diamond and Related Materials, 2003, 12(10–11): 1940–1949
https://doi.org/10.1016/S0925-9635(03)00260-7
44 de Groot M T,  Koper M T M. The influence of nitrate concentration and acidity on the electrocatalytic reduction of nitrate on platinum. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2004, 562(1): 81–94
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2003.08.011
45 Zhang F, Yu  S S, Li  J, Li W W,  Yu H Q. Mechanisms behind the accelerated extracellular electron transfer in Geobacter sulfurreducens DL-1 by modifying gold electrode with self-assembled monolayers. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2016, 10 (3): 531–538 
https://doi.org/10.1007/s11783-015-0793-y 
46 Jiang C J, Liu  L F, Crittenden  J C. An electrochemical process that uses an Fe0/TiO2 cathode to degrade typical dyes and antibiotics and a bio-anode that produces electricity. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 2016, 10(4): 15 
https://doi.org/10.1007/s11783-016-0860-z
47 Ghazouani M, Akrout  H, Bousselmi L. Efficiency of electrochemical denitrification using electrolysis cell containing BDD electrode. Desalination and Water Treatment, 2015, 53(4): 1107–1117
48 Georgeaud V, Diamand  A, Borrut D,  Grange D,  Coste M. Electrochemical treatment of wastewater polluted by nitrate: selective reduction to N2 on boron-doped diamond cathode. Water Science and Technology: A Journal of the International Association on Water Pollution Research, 2011, 63(2): 206–212
https://doi.org/10.2166/wst.2011.034 pmid: 21252421
49 Ghazouani M, Akrout  H, Bousselmi L. Nitrate and carbon matter removals from real effluents using Si/BDD electrode. Environmetal Science & Pollution Research, 2017, 24(11): 9895–9906.
50 García-Gómez C,  Drogui P,  Zaviska F,  Seyhi B,  Gortáres-Moroyoqui P,  Neira-Sáenza C,  Estrada-alvaradoa M,  Ulloa-Mercadoa R G. Experimetal design methodology applied to electrochemical oxidation of carbamazepine using Ti/PbO2, and Ti/BDD electrodes. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2014, 732: 1–10
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2014.08.032
51 Fabiańska A,  Białk-Bielińska A,  Stepnowski P,  Stolte S,  Siedlecka E M. Electrochemical degradation of sulfonamides at BDD electrode: kinetics, reaction pathway and eco-toxicity evaluation. Journal of Hazardous Materials, 2014, 280(2): 579–587
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.08.050 pmid: 25215656
52 Brylev O, Roue  L, Belanger D. Rhodium electrodeposition on pyrolytic graphite electrode: analysis of chronoamperometric curves. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2005, 581(1): 22–30
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2005.04.006
53 Hadidi M T, Sabih  M, Johnston D E,  Calderon-Macias C. Rhodium deposits on pyrolytic graphite substrate: physico-chemical properties and electrocatalytic activity towards nitrate reduction in neutral medium. Applied Catalysis B Environmetal, 2006, 64(3–4): 243–253
54 Brylev O, Sarrazin  M, Roué L,  Bélanger D. Nitrate and nitrite electrocatalytic reduction on Rh-modified pyrolytic graphite electrodes. Electrochimica Acta, 2007, 52(21): 6237–6247
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2007.03.072
55 Katsounaros I, Dortsiou  M, Polatides C,  Preston S,  Kypraios T,  Kyriacou G. Reaction pathways in the electrochemical reduction of nitrate on tin. Electrochimica Acta, 2012, 71(3): 270–276
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.03.154
56 Dortsiou M, Katsounaros  I, Polatides C,  Kyriacou G. Influence of the electrode and the pH on the rate and the product distribution of the electrochemical removal of nitrate. Environmental Technology, 2013, 34(3): 373–381
https://doi.org/10.1080/09593330.2012.696722 pmid: 23530351
57 Shimazu K, Goto  R, Piao S,  Kayama R,  Nakata K,  Yoshinaga Y. Reduction of nitrate ions on tin-modified palladium thin film electrodes. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2007, 601(1–2): 161–168
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2006.11.005
58 Kato M, Okui  M, Taguchi S,  Yagi I. Electrocatalytic nitrate reduction on well-defined surfaces of tin-modified platinum, palladium and platinum-palladium single crystalline electrodes in acidic and neutral media. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2017, 800: 46–53
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2017.01.020
59 Çirmi D, Aydın  R, Köleli F. The electrochemical reduction of nitrate ion on polypyrrole coated copper electrode. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2015, 736: 101–106 
https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2014.10.024
60 Pérez-Gallent E,  Figueiredo M C,  Katsounaros I,  Koper M T M. Electrocatalytic reduction of nitrate on Copper single crystals in acidic and alkaline solutions. Electrochimica Acta, 2017, 227: 77–84
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.12.147
61 Dima G E, Vooys  A C A D, Koper  M T M. Electrocatalytic reduction of nitrate at low concentration on coinage and transition-metal electrodes in acid solutions. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2003, 554(1): 15–23
62 Liang J, Zheng  Y, Liu Z. Nanowire-based Cu electrode as electrochemical sensor for detection of nitrate in water r. Sensors and Actuators. B, Chemical, 2016, 232: 336–344
https://doi.org/10.1016/j.snb.2016.03.145
63 Roy C, Deschamps  J, Martin M H,  Bertin E,  Reyter D,  Garbarino S,  Roué L,  Guay D.Identification of Cu surface active sites for a complete nitrate-to-nitrite conversion with nanostructured catalysts. Applied Catalysis B Environmetal, 2016, 187: 399–407
64 Anastasopoulos A, Hannah  L, Hayden B E. High throughput optimisation of PdCu alloy electrocatalysts for the reduction of nitrate ions. Journal of Catalysis, 2013, 305: 27–35
https://doi.org/10.1016/j.jcat.2013.04.010
65 Su J F, Ruzybayev  I, Shah I,  Huang C P. The electrochemical reduction of nitrate over micro-architectured metal electrodes with stainless steel scaffold. Applied Catalysis B Environmetal, 2016, 180: 199–209
66 Ghodbane O, Sarrazin  M, Roué L,BéLanger D. Electrochemical reduction of nitrate on pyrolytic graphite-supported Cu and Pd-Cu electrocatalysts. Neuroendocrinology, 2008, 60(5): 520–526
67 Ding J, Li  W, Zhao Q L,  Wang K, Zheng  Z, Zhao Y Z. Electroreduction of nitrate in water: Role of cathode and cell configuration. Chemical Engineering Journal, 2015, 271: 252– 259
68 Koay P P, Alam  M S, Alam  M M, Etesami  M, Hasnat M A,  Mohamed N. Electrocatalytic reduction of nitrate at a poly crystalline SnCu modified platinum surface by using an H+, conducting solid polymer in a sandwich type membrane reactor. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2016, 4(4): 4494–4502
https://doi.org/10.1016/j.jece.2016.10.004
69 Li W, Xiao  C, Zhao Y,  Zhao Q, Fan  R, Xue J. Electrochemical reduction of high-concentrated nitrate using Ti/TiO2, nanotube array anode and Fe cathode in dual-chamber cell. Catalysis Letters, 2016, 146(12): 2585–2595
https://doi.org/10.1007/s10562-016-1894-3
70 Su L, Li  K, Zhang H,  Fan M, Ying  D, Sun T,  Wang Y, Jia  J. Electrochemical nitrate reduction by using a novel Co3O4/Ti cathode. Water Research, 2017, 120: 1–11
https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.04.069 pmid: 28478288
71 Yang J, Sebastian  P, Duca M,  Hoogenboom T,  Koper M T. pH dependence of the electroreduction of nitrate on Rh and Pt polycrystalline electrodes. Chemical Communications, 2014, 50(17): 2148–2151
https://doi.org/10.1039/C3CC49224A pmid: 24424019
72 Ferapontova E E,  Fedorovich N V. Effect of cation adsorption on the kinetics of anion electroreduction: part I. effect of the adsorption of inorganic cations in small concentrations on the kinetics of anion electroreduction with different elementary steps of discharge. Journal of Electroanalytical Chemistry, 1999, 476(1): 26–36
https://doi.org/10.1016/S0022-0728(99)00360-5
73 Dogonadze R R,  Ulstrup J,  Kharkats Y I. A theory of electrode reactions through bridge transition states; bridges with a discrete electronic spectrum. Journal of Electroanalytical Chemistry & Interfacial Electrochemistry, 1972, 39(1): 47–61
74 Nazmutdinov R R,  Glukhov D V,  Tsirlina G A,  Petrii O A. Exploring the molecular features of cationic catalysis phenomenon: peroxodisulfate reduction at a mercury electrode. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2005, 582(1–2): 118–129
75 Katsounaros I, Kyriacou  G. Influence of the concentration and the nature of the supporting electrolyte on the electrochemical reduction of nitrate on tin cathode. Electrochimica Acta, 2007, 52(23): 6412–6420
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2007.04.050
76 Lacasa E, Llanos  J, Cañizares P,  Rodrigo M A. Electrochemical denitrificacion with chlorides using DSA and BDD anodes. Chemical Engineering Journal, 2012, 184(2): 66–71
https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.12.090
77 Pérez G, Ibanez  R, Urtiaga A M,  Ortiz I. Kinetic study of the simultaneous electrochemical removal of aqueous nitrogen compounds using BDD electrodes. Chemical Engineering Journal, 2012, 197(197): 475–482
https://doi.org/10.1016/j.cej.2012.05.062
78 Szpyrkowicz L, Daniele  S, Radaelli M,  Specchia S.Removal of NO3−, from water by electrochemical reduction in different reactor configurations. Applied Catalysis B Environmental, 2006, 66(1–2): 40–50
79 Hasnat M A, Rashed  M A, Aoun  S B, Uddin  S M N, Alam  S M, Amertharaj  S, Majumderd R K,  Mohamedc N. Dissimilar catalytic trails of nitrate reduction on Cu-modified Pt surface immobilized on H€+, conducting solid polymer. Journal of Molecular Catalysis A Chemical, 2014, 383(3): 243–248
80 Brillas E, Martínez-Huitle  C A. Decontamination of wastewaters containing synthetic organic dyes by electrochemical methods. An updated review. Applied Catalysis B Environmetal, 2015, 166–167(3): 603–643
81 Attour A, Touati  M, Tlili M,  Ben Amor M,  Lapicque F,  Leclerc J P. Influence of operating parameters on phosphate removal from water by electrocoagulation using aluminum electrodes. Separation and Purification Technology, 2014, 123: 124–129
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2013.12.030
82 Ganesan P, Lakshmi  J, Sozhan G,  Vasudevan S. Removal of manganese from water by electrocoagulation: adsorption, kinetics and thermodynamic studies. Canadian Journal of Chemical Engineering, 2013, 91(3): 448–458
https://doi.org/10.1002/cjce.21709
83 Holt P K, Barton  G W, Wark  M, Mitchell C A. A quantitative comparison between chemical dosing and electrocoagulation. Colloids and Surfaces. A, Physicochemical and Engineering Aspects, 2002, 211(2–3): 233–248
https://doi.org/10.1016/S0927-7757(02)00285-6
84 Renk R R. Electrocoagulation of tar sand and oil shale wastewaters. Energy Progress, 1988, 8: 205–208
85 Deshpande A M,  Satyanarayan S. Toxicity evaluation of through fish bioassay raw bulk drug industry wastewater after electrochemical treatment. Iranian Journal of Environmental Health Sciences & Engineering, 2011, 8(4): 367–374
86 Elazzouzi M, Haboubi  K, Elyoubi M S. Electrocoagulation-flocculation as a low-cost process for pollutants removal from urban wastewater. Chemical Engineering Research & Design, 2017, 117: 614–626
87 Tsioptsias C, Petridis  D, Athanasakis N,  Lemonidis I,  Deligiannis A,  Samaras P. Post-treatment of molasses wastewater by electrocoagulation and process optimization through response surface analysis. Journal of Environmental Management, 2015, 164: 104–113
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2015.09.007 pmid: 26363257
88 Govindan K, Noel  M, Mohan R. Removal of nitrate ion from water by electrochemical approaches. Journal of Water Process Engineering, 2015, 6: 58–63
https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2015.02.008
89 Yehya T, Chafi  M, Balla W,  Vial C, Essadki  A, Gourich B. Experimetal analysis and modeling of denitrification using electrocoagulation process. Separation and Purification Technology, 2014, 132(132): 644–654
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2014.05.022
90 Alowitz M J, Scherer  M M. Kinetics of nitrate, nitrite, and Cr(VI) reduction by iron metal. Environmental Science & Technology, 2002, 36(3): 299–306
https://doi.org/10.1021/es011000h pmid: 11871541
91 Sahu O, Mazumdar  B, Chaudhari P K. Treatment of wastewater by electrocoagulation: a review. Environmental Science and Pollution Research International, 2014, 21(4): 2397–2413
https://doi.org/10.1007/s11356-013-2208-6 pmid: 24243160
92 Pearse M J. Historical use and future development of chemicals for solid–liquid separation in the mineral processing industry. Minerals Engineering, 2003, 16(2): 103–108
https://doi.org/10.1016/S0892-6875(02)00288-1
93 Malakootian M, Yousefi  N, Fatehizadeh A. Survey efficiency of electrocoagulation on nitrate removal from aqueous solution. International Journal of Environmental Science and Technology, 2011, 8(1): 107–114
https://doi.org/10.1007/BF03326200
94 Vasudevan S, Epron  F, Lakshmi J,  Ravichandran S,  Mohan S,  Sozhan G.Removal of NO3−, from drinking water by electrocoagulation-an alternate approach. Clean-Soil Air Water, 2010, 38(3): 225–229
95 Ghanbari F, Moradi  M, Mohseni-Bandpei A,  Gohari F,  Abkenar M,Aghayani E. Simultaneous application of iron and aluminum anodes for nitrate removal: a comprehensive parametric study. International Journal of Environmental Science and Technology, 2014, 11(6): 1653–1660
https://doi.org/10.1007/s13762-014-0587-y
96 Nanseu-Njiki C P,  Tchamango S R,  Ngom P C,  Darchen A,  Ngameni E. Mercury(II) removal from water by electrocoagulation using aluminium and iron electrodes. Journal of Hazardous Materials, 2009, 168(2–3): 1430–1436
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.03.042 pmid: 19349114
97 Zeboudji B, Drouiche  N, Lounici H,  Mameri N,  Ghaffour N. The influence of parameters affecting boron removal by electrocoagulation process. Separation Science and Technology, 2013, 48(8): 1280–1288
https://doi.org/10.1080/01496395.2012.731125
98 Yavuz Y, Öcal  E, Koparal A S,  Öğütveren Ü B. Treatment of dairy industry wastewater by EC and EF processes using hybrid Fe-Al plate electrodes. Journal of Chemical Technology and Biotechnology (Oxford, Oxfordshire), 2011, 86(7): 964–969
https://doi.org/10.1002/jctb.2607
99 Vasudevan S, Epron  F, Lakshmi J,  Ravichandran S,  Mohan S,  Sozhan G. Removal of NO3− from drinking water by electrocoagulation-an alternate approach. Clean-Soil Air Water, 2010, 38(3): 225–229
https://doi.org/10.1002/clen.200900226
100 Hashim K S, Shaw  A, Al Khaddar R,  Pedrola M O,  Phipps D. Energy efficient electrocoagulation using a new flow column reactor to remove nitrate from drinking water- Experimental, statistical, and economic approach. Journal of Environmental Management, 2017, 196: 224–233
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.03.017 pmid: 28284943
101 Ghanbari F, Moradi  M, Mohseni-Bandpei A,  Gohari F,  Mirtaleb Abkenar T,  Aghayani E. Simultaneous application of iron and aluminum anodes for nitrate removal: a comprehensive parametric study. International Journal of Environmental Science and Technology, 2014, 11(6): 1653–1660
https://doi.org/10.1007/s13762-014-0587-y
102 Mameri N, Yeddou  A R, Lounici  H, Belhocine D,  Grib H, Bariou  B. Defluoridation of septentrional Sahara water of north Africa by electrocoagulation process using bipolar aluminium electrodes. Water Research, 1998, 32(5): 1604–1612
https://doi.org/10.1016/S0043-1354(97)00357-6
103 Kobya M, Demirbas  E, Bayramoglu M,  Sensoy M T. Optimization of electrocoagulation process for the treatment of metal cutting wastewaters with response surface methodology. Water Air & Soil Pollution, 2011, 215(1–4): 399–410
https://doi.org/10.1007/s11270-010-0486-x
104 Sharma A K, Chopra  A K. Removal of nitrate and sulphate from biologically treated municipal wastewater by electrocoagulation. Applied Water Science, 2017, 7(3): 1239–1246
https://doi.org/10.1007/s13201-015-0320-0
105 Lacasa E, Cañizares  P, Sáez C,  Fernández F J,  Rodrigo M A. Removal of nitrate from groundwater by electrocoagulation. Chemical Engineering Journal, 2011, 171(3): 1012–1017
https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.04.053
106 Bosko M L, Rodrigues  M A S, Ferreira  J Z, Miró  E E, Bernardes  A M. Nitrate reduction of brines from water desalination plants by membrane electrolysis. Journal of Membrane Science, 2014, 451(1): 276–284
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2013.10.004
107 Baker J M, Griffis  T J. Feasibility of recycling excess agricultural nitrate with electrodialysis. Journal of Environmental Quality, 2017, 46(6): 1528-1534
https://doi.org/10.2134/jeq2017.05.0215
108 Sata T. Studies on anion exchange membranes having permselectivity for specific anions in electrodialysis-effect of hydrophilicity of anion exchange membranes on permselectivity of anions. Journal of Membrane Science, 2000, 167(1): 1–31
https://doi.org/10.1016/S0376-7388(99)00277-X
109 Sata T, Yamaguchi  T, Matsusaki K. Effect of hydrophobicity of ion exchange groups of anion exchange membranes on permselectivity between two anions. Journal of Physical Chemistry, 1995, 99(34): 12875–12882
https://doi.org/10.1021/j100034a028
110 El Midaoui A, Elhannouni  F, Taky M,  Chay L, Sahli  M A M, Echihabi  L, Hafsi M. Pollution of nitrate in Moroccan ground water: removal by electrodialysis. Desalination, 2001, 136(1–3): 325–332
https://doi.org/10.1016/S0011-9164(01)00195-3
111 El Midaoui A, Elhannouni  F, Taky M,  Chay L, Menkouchi Sahli  M A, Echihabi  L, Hafsi M. Optimization of nitrate removal operation from ground water by electrodialysis. Separation and Purification Technology, 2002, 29(3): 235–244
https://doi.org/10.1016/S1383-5866(02)00092-8
112 Kabay N, Yüksel  M, Samatya S,  Arar Ö,  Yüksel Ü. Effect of process parameters on separation performance of nitrate by electrodialysis. Separation Science and Technology, 2006, 41(14): 3201–3211
https://doi.org/10.1080/01496390600851681
113 Kikhavani T, Ashrafizadeh  S N, van der Bruggen  B. Nitrate selectivity and transport properties of a novel anion exchange membrane in electrodialysis. Electrochimica Acta, 2014, 144: 341–351
https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.08.012
114 Sata T, Yamaguchi T, Matsusaki K . Preparation and properties of composite membranes composed of anion-exchange membranes and polypyrrole. Journal of Physical Chemistry, 1996, 100(41): 16633–16640
https://doi.org/10.1021/jp961024o
115 Liu R D, Wang  Y K, Wu  G, Luo J N,  Wang S G. Development of a selective electrodialysis for nutrient recovery and desalination during secondary effluent treatment. Chemical Engineering Journal, 2017, 322: 224–233
https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.03.149
116 Abou-Shady A, Peng  C S, Juan  A O, Xu  H Z. Effect of pH on separation of Pb (II) and NO3− from aqueous solutions using electrodialysis. Desalination, 2012, 285(3): 46–53
https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.09.032
[1] Yanxiao Si, Fang Zhang, Hong Chen, Guanghe Li, Haichuan Zhang, Dun Liu. Effect of current density on groundwater arsenite removal performance using air cathode electrocoagulation[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2021, 15(6): 112-.
[2] Sanjena Narayanasamydamodaran, Jian’e Zuo, Haiteng Ren, Nawnit Kumar. Scrap Iron Filings assisted nitrate and phosphate removal in low C/N waters using mixed microbial culture[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2021, 15(4): 66-.
[3] Yuxin Li, Jiayin Ling, Pengcheng Chen, Jinliang Chen, Ruizhi Dai, Jinsong Liao, Jiejing Yu, Yanbin Xu. Pseudomonas mendocina LYX: A novel aerobic bacterium with advantage of removing nitrate high effectively by assimilation and dissimilation simultaneously[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2021, 15(4): 57-.
[4] Zhenlian Qi, Shijie You, Ranbin Liu, C. Joon Chuah. Performance and mechanistic study on electrocoagulation process for municipal wastewater treatment based on horizontal bipolar electrodes[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2020, 14(3): 40-.
[5] Xiaoxue Mei, Heming Wang, Dianxun Hou, Fernanda Leite Lobo, Defeng Xing, Zhiyong Jason Ren. Shipboard bilge water treatment by electrocoagulation powered by microbial fuel cells[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2019, 13(4): 53-.
[6] Xiaomeng Wang, Ning Li, Jianye Li, Junjun Feng, Zhun Ma, Yuting Xu, Yongchao Sun, Dongmei Xu, Jian Wang, Xueli Gao, Jun Gao. Fluoride removal from secondary effluent of the graphite industry using electrodialysis: Optimization with response surface methodology[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2019, 13(4): 51-.
[7] Zhenlian Qi, Jinna Zhang, Shijie You. Effect of placement angles on wireless electrocoagulation for bipolar aluminum electrodes[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2018, 12(3): 9-.
[8] Shanshan CHEN,Haiping LUO,Yanping HOU,Guangli LIU,Renduo ZHANG,Bangyu QIN. Comparison of the removal of monovalent and divalent cations in the microbial desalination cell[J]. Front. Environ. Sci. Eng., 2015, 9(2): 317-323.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed