醌化合物强化偶氮染料的生物脱色

考察了醌还原菌群利用氧化还原介质对偶氮染料脱色的强化作用.结果表明,该菌群以AQDS(2,6-二磺酸蒽醌)作为氧化还原介质可强化多种偶氮染料的生物脱色,其中,对活性艳红KE-3B脱色的适宜条件为pH6～9;外加葡萄糖浓度0.05%～0.10%;AQDS浓度10～100mg/L;染料起始浓度≤600mg/L.在此条件下,最大脱色率约为90%,达到最大脱色率的时间<18h.该菌群能以多种蒽醌染料中间体作为氧化还原介质强化偶氮染料活性艳红KE-3B的生物脱色.     

醌基氯甲基化聚苯乙烯的制备及废水生化处理应用

非水溶性介体厌氧生物催化技术是目前环境领域研究热点,通过Friedel-Crafts反应将5种醌基化合物接枝在氯甲基化聚苯乙烯大分子载体上.以1,4-萘醌为例,分别从反应温度、反应物摩尔比来研究其对载体接枝1,4-萘醌体系的影响,其中最佳的反应温度为78℃,最佳的反应物摩尔比为1,4-萘醌∶氯甲基聚苯乙烯=2∶1.通过傅里叶红外光谱分析,醌基基团成功地接枝在了大分子骨架氯甲基化聚苯乙烯上.制备的5种醌基材料作为非水溶性氧化还原介体能催化提高生物反硝化速率和偶氮染料脱色,同时在偶氮染料的生物降解中表现了良好的循环使用性.此研究开拓了醌基功能材料的制备新路径和介体催化技术新方向.     

蒽醌染料中间体催化强化偶氮染料生物脱色

考察了醌还原菌群利用6种蒽醌染料中间体对偶氮染料生物脱色的催化强化作用.结果表明,溴氨酸(1-氨基-4-溴蒽醌-2-磺酸, BAA)的催化强化效果最好;游离态菌群以BAA作为氧化还原介体可催化强化多种偶氮染料的生物脱色,其中对酸性大红3R脱色的适宜条件为pH 6～9之间;外加葡萄糖浓度400～600 mg/L;BAA浓度19～34.2 mg/L,染料起始浓度≤900 mg/L.在此条件下,最大脱色率约为95%、达到最大脱色率的时间<7 h.同时发现,投加氧化还原介体BAA浓度为38～57mg/L时,固定化菌群降解酸性大红3R(180 mg/L)的最大脱色率在14 h内达到93%;在不补加BAA的情况下,固定化菌群经7次循环使用后,脱色率仍保持在85%以上.     

氧化还原介体厌氧催化酸性红B生物脱色研究

研究了筛选出的四种结构相似的醌类氧化还原介体对酸性红B厌氧脱色的促进作用,并以催化效果最佳的蒽醌-2-磺酸钠为醌介体模型,探讨了醌介体催化酸性红B厌氧生物降解路径。在35℃中温厌氧条件下,采用间歇批量实验法,测定不同体系中醌介体催化酸性红B脱色效果。结果表明:①在酸性红B浓度为150mg·L-1,醌介体浓度为0.16mmol/L,反应时间为4h时,结构相似的四种醌介体均可促进酸性红B脱色,反应效率提高了1.6².4倍,其大小顺序为AQS>2,7-AQDS>AQDS>α-AQS;②AQS在催化酸性红B降解过程中与传统厌氧微生物降解路径保持一致。     

醌介导染料脱色菌株的分离鉴定及特性

实验分离获得1株能够利用醌化合物使磺酸化偶氮染料脱色的菌株JL,通过形态特征、16S rDNA与16S-23S区间序列分析表明,该菌株为蜡状芽孢杆菌(命名为Bacillus cereus JL).菌株JL使酸性大红3R脱色的最佳条件为葡萄糖浓度1g/L, pH值为5~7,温度30℃,接种量0.25g/L.蒽醌-2-磺酸(AQS)、蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)和2-羟基-1,4-萘醌(Lawsone)均能显著提高酸性大红3R的脱色速率,其中AQS的促进作用最为明显.研究发现, 0.1mmol/L AQS能够使菌株JL对2.0mmol/L酸性大红3R保持较高的脱色速率,而且能使多种偶氮染料脱色,表现出较好的底物广谱性.利用高效液相色谱-质谱鉴定了AQS介导的酸性大红3R脱色产物,表明酸性大红3R的偶氮键发生断裂, AQS在这一过程中仅起到电子传递的作用.     

酸性偶氮染料还原产物强化偶氮染料生物脱色

考察醌还原菌群利用酸性偶氮染料的生物还原产物对偶氮染料生物脱色的强化作用.结果表明,酸性红B 等酸性偶氮染料的还原产物作为氧化还原介体可以强化多种偶氮染料的生物脱色.当酸性红B 还原产物浓度为0.2mol/L 时,其对活性艳红KE-3B 最佳脱色pH 值为7~11,在4~40℃范围内脱色率随温度上升而提高.根据高效液相色谱-质谱对酸性红B 还原产物的分析结果,推测起氧化还原介体作用的物质是2-氨基-4-磺酸基-1-萘酚     

耐盐菌在复合高盐条件下对偶氮染料K-2BP的脱色研究

研究利用耐盐菌CAS,考察其在不同的Na2SO4+NaCl复合高盐条件下对偶氮染料K-2BP模拟废水厌氧脱色情况,并研究不同复合高盐条件下K-2BP生物脱色与氧化还原电位ORP之间的关系。结果表明:耐盐菌CAS在不同Na2SO4+NaCl复合高盐条件下对偶氮染料K-2BP具有很好的脱色效果,且Na2SO4的加入使反应过程中ORP增加,脱色反应更易进行。     

固定化蒽醌对偶氮染料生物降解促进作用研究

采用非水溶性蒽醌固定化技术对偶氮染料生物降解促进作用进行了研究,对比了海藻酸钙,聚乙烯醇-硼酸,聚乙烯醇-海藻酸钙和琼脂4种固定化技术,探讨了溶解氧对脱色过程的影响和固定化蒽醌系统脱色广谱性.研究结果表明,固定化蒽醌可提高多种偶氮染料生物厌氧脱色速度1.5～2倍和降低偶氮染料脱色过程氧化还原电位-10～-15 mV;经4次循环使用后,其加速作用仍保持在90%以上;固定化蒽醌微生物系统具有很强抗氧冲击能力.     

高盐条件下染料酸性橙7的生物降解特性

对偶氮染料废水厌氧-好氧生物处理中的高盐度抑制生物活性和芳香胺自氧化问题,通过多种强化策略,考察了NaCl为100g/L时酸性橙7(AO7)的生物降解特性.结果表明,加入葡萄糖(0.5g/L)、蛋白胨(1g/L)和酵母粉(0.5g/L)有利于高盐条件下AO7的生物降解.进水中加入酸性红B对AO7的脱色有加速作用.耐盐污泥中加入蒽醌形成的蒽醌-污泥自固定化体系可以促进AO7脱色,当蒽醌浓度为100mg/L时,AO7最大脱色率约为92%.以活性炭毡作为生物载体,厌氧和好氧体系均可实现稳定运行,且体系污泥沉降性良好,脱色速率达26.67mg/(L×h),且可有效抑制脱色中间产物1-氨基-2-萘酚的好氧自氧化,使COD去除率始终保持在90%以上.     

醌还原酶 醌类化合物对偶氮染料脱色的作用

外加醌类化合物作介体,利用细菌胞内的醌还原酶考察基因工程菌Escherichia coli YB对偶氮染料的脱色能力,以及甲基氢醌预处理对E. coli JM109和厌氧污泥脱色的影响.结果表明,介体2羟基1,4萘醌（lawsone,LQ）的存在对胞内过量表达醌还原酶AZR的E. coli YB的脱色能力有显著的促进作用,0.2 mmol·L^-1 LQ存在下,苋菜红（1 mmol·L^-1）在2 h内可脱色75%.LQ存在时E. coli YB对高浓度的染料也有脱色效果,8 h可使苋菜红（5 mmol·L^-1）脱色50%左右.与LQ相比,甲萘醌作为介体对脱色的促进效果较差,2.5 mmol·L^-1甲萘醌存在下脱色70%需12 h.LQ存在时E. coli YB对苋菜红的重复脱色能力稳定,12 h内能完成4次重复脱色.LQ的存在对于结构较复杂的2种偶氮染料酸性大红GR和活性艳红K2BP的脱色也有促进作用,在最适LQ浓度下,分别在9 h和30 h脱色70%.甲基氢醌预处理对E. coli JM109和厌氧污泥的脱色能力都有促进作用.预处理后在LQ存在下,E. coli JM109在5 h可脱色苋菜红（1 mmol·L^-1）80%左右,而污泥可在11 h脱色75%以上.     

低强度超声波改善污泥活性

采用城市污水处理厂的好氧活性污泥为试验材料,以好氧呼吸速率(OxygenUptakeRate,OUR)为指标,研究活性污泥在超声波强度0～1.2W/cm²、辐照时间0～40min处理后活性的变化.发现当采用超声波强度0.3W/cm²,辐照时间10min,对提高污泥活性的效果最为显著,不适当的处理时间与处理强度则不利于污泥活性的提高.因此,利用超声波激励污泥活性存在最佳的超声波强度和辐照持续时间.另外,研究了强度0.3W/cm²,辐照时间10min超声波辐射处理后0～48h中污泥活性的变化规律,发现超声辐照8h后污泥活性达到最大值,为辐射处理后初始活性的2倍,24h后超声波的强化作用基本消失.因此,可采用强度0.3W/cm²超声波每隔8h取反应器中的部分活性污泥辐照10min后再返回反应器,来提高生物反应器的处理效率.本文还对低强度的超声波改善污泥活性的可能机制进行了假说性解释.     

低强度超声波强化生物降解硝基苯的研究

考察了三株硝基苯降解菌R.mucilaginosa、S.albidoflavus和M.luteus在不同超声条件下其降解性能的变化。实验结果表明：超声功率180 W,频率35 kHz,作用时间1 5 min时,能有效地提高硝基苯降解菌的降解率。在最佳超声条件下,与对照组相比,培养96 h后,三株菌的降解率分别提高了11...     

低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制

通过测定超声辐射前后污泥性质的变化,不同处理方式对污泥活性影响以及自由基清除剂NaHCO3加入对超声作用效果影响,初步探讨了低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制.研究结果表明,低强度超声辐射的机械作用和空化作用,使污泥絮体破碎,强化了固-液对氧的传质,提高了酶活性以及增加了溶液中可利用基质,从而强化了污泥的生物活性;不过,超声辐射同时也产生大量自由基,会对污泥生物活性产生抑制或破坏.因此,低强度超声辐射对污泥活性影响是促进效应和抑制效应共同作用的综合表现.     

US/UV协同催化氧化降解对氯苯酚的研究

选择掺杂过渡金属离子Fe^3 的纳米TiO2为催化剂，研究了US(超声波)／UV(紫外光)协同催化氧化水中对氯苯酚(4-CP)的降解效果，考察了对氯苯酚的起始浓度、超声波声强、溶液初始pH、饱和气体种类、反应温度和催化剂投加量对氯苯酚降解速率的影响．研究结果表明：US／UV协同催化氧化处理比单独超声波处理和光化学处理，4-CP降解速率提高了1．5～1．7倍，证实了声光联合技术具有明显的协同效应．     

低强度超声波对低温下污水生物处理的强化效果及工艺设计

为了研究低温条件下超声波对污水生物处理的强化效果,采用强度0.3 W·cm-2的超声波对好氧活性污泥进行10 min的辐射处理,然后在4℃条件下进行模拟SBR(sequencing batch reactor)反应.以耗氧呼吸速率(oxygen uptake rate,OUR)、脱氢酶活性(dehydrogenase activity,DHA)和COD为指标,研究了低温条件下超声波对污泥生物活性以及有机物去除效果的改善.结果表明,低温条件下,经超声波处理后污泥活性可提高30%,COD的去除率也可保持常温水平.通过比较可以看出,低温条件下超声波的强化效果较常温条件下更为明显.本研究还以典型的城市二级处理污水处理厂和采用SBR工艺的污水处理厂为例,对低强度超声波在污水处理工艺中的设计和操作进行了说明.     

不同工况的低强度超声波处理对活性污泥活性的影响

采用好氧活性污泥为试验材料,以污泥的比好氧呼吸速率(SOUR)、混合液悬浮固体浓度(MLSS)、COD去除率及污泥产率系数λ(ΔMLSS/ΔCOD)为指标,通过对超声频率、声强和作用时间3个参数设计的均匀试验,研究不同参数组合的超声处理对活性污泥的活性和代谢过程的影响.结果表明,采用28　kHz、20　W/L、2　min这一参数组合的超声处理可以有效增强活性污泥的活性,提高COD去除效果,并减少污泥产量.同时还研究了污泥浓度MLSS对超声处理效果的影响.通过单因素多水平试验,确定了适合于最佳超声参数组合的MLSS值.对于本次试验所用污泥,MLSS为3?000　mg/L时,超声处理达到了理想效果.根据试验结果,还对低强度超声波影响活性污泥活性和代谢过程的机理提出了假说性解释.     

含油污泥超声处理脱油研究

采用槽式超声清洗器辐照含油污泥,辅以气浮浮选,以脱除污油.用w(油)为0.130g/g的含油污泥,对比经28 kHz超声底部向上辐照和未经超声辐照的含油污泥气浮脱油效果.结果表明:在40 ℃水浴下,28 kHz超声辐照脱油后,污泥w(油)达到最小,为0.055 g/g,比未经超声辐照对照组的w(油)(为0.124 g/g)下降约55.6%;28 kHz超声底部辐照方式脱油效果优于40 kHz超声侧面辐照;当28和40 kHz超声辐照的声压辐值分别为0.085和0.120 MPa时,脱油后污泥w(油)最小;添加硅酸钠则降低含油污泥的超声脱油效果.      

Low intensity ultrasound stimulates biological activity of aerobic activated sludge

This work aims to explore a procedure to improve biological wastewater treatment efficiency using low intensity ultrasound. The aerobic activated sludge from a municipal wastewater treatment plant was used as the experimental material. Oxygen uptake rate (OUR) of the activated sludge (AS) was determined to indicate the changes of AS activity stimulated by ultrasound at 35 kHz for 0–40 min with ultrasonic intensities of 0–1.2 W/cm². The highest OUR was observed at the ultrasonic intensity of 0.3 W/cm² and an irradiation period of 10 min; more than 15% increase was achieved immediately after sonication. More significantly, the AS activity stimulated by ultrasound could last 24 h after sonication, and the AS activity achieved its peak value within 8 h after sonication, or nearly 100% higher than the initial level after sonication. Therefore, to improve the wastewater treatment efficiency of bioreactors, ultrasound with an intensity of 0.3 W/cm² could be employed to irradiate a part of the AS in the bioreactor for 10 min every 8 h. Translated from Environmental Science, 2005, 26(4): 124–128 [译自: 环境科学]     

银、钕掺杂TiO_2催化光解甲基橙的实验研究

实验用水热合成法制备出银、钕掺杂TiO2催化剂粉体,然后以高压汞灯为光源,掺杂TiO2催化剂粉体为光化降解催化剂,探究对甲基橙模拟印染废水光催化分解的效果。光解实验研究采用正交设计法,以模拟废水浓度、催化剂用量、光照时间以及pH为因素,各因素选取4个水平,对催化光解甲基橙染料的降解率进行评价。分析结果表明:银、钕掺杂TiO2催化剂对甲基橙光化降解有良好的效果,最佳实验条件为:溶液pH为5,甲基橙的初始质量浓度为2 mg/L,催化剂投加量60 mg/L和光照时间80 min。在最佳条件下,连续光照8 h后甲基橙的降解率达到92%以上。     

低强度超声波强化污水生物处理机制

研究发现低强度的超声辐照可以有效促进微生物的活性,可将其用于强化污水的生物处理,通过增强反应器内微生物的活性来提高污水的处理效率.本文综述了超声波在生物工程和生物学上的国内外研究成果,对低强度超声波的生物效应以及在促进生物活性中的主要作用机制进行了探讨,并分析了其在强化污水生物处理中的应用前景.