Electrochemical removal of nitrate in industrial wastewater

Highlights

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.

Abstract

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.

Graphical abstract

Keywords

Nitrate removal / Electroreduction / Electrocoagulation / Electrodialysis

References

[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

[3] Smith V H, Schindler  D W. Eutrophication science: Where do we go from here? Trends in Ecology & Evolution, 2009, 24(4): 201–207

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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 

[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

[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

[18] Schoeman J J, Steyn  A. Nitrate removal with reverse osmosis in a rural area in South Africa. Desalination, 2003, 155(1): 15–26

[19] Duca M, Koper  M T M. Powering denitrification: The perspectives of electrocatalytic nitrate reduction. Energy & Environmental Science, 2012, 5(12): 9726–9742

[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 

[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

[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

[24] Dash B P, Chaudhari  S. Electrochemical denitrificaton of simulated ground water. Water Research, 2005, 39(17): 4065–4072

[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

[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

[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 

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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 

[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 

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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 

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[107] Baker J M, Griffis  T J. Feasibility of recycling excess agricultural nitrate with electrodialysis. Journal of Environmental Quality, 2017, 46(6): 1528-1534

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

[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

Acknowledgements

This study was financially supported by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars (No. 51625801), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51378065 and 21677015), the Guangdong Innovation Team Project for Colleges and Universities (No. 2016KCXTD023), and the Fundametal Research Funds for the Central Universities.

RIGHTS & PERMISSIONS

2018 Higher Education Press and Springer–Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature