玉米秸秆与牛粪预混联合发酵工艺研究

利用食草牲畜粪便牛粪中含有纤维素分解菌的特性,以及木质纤维素可被纤维素分解菌分解为可被光合产氢微生物利用的还原糖和小分子酸等物质的特点,以还原糖产量为参考指标,研究玉米秸秆与牛粪预混联合发酵过程中p H值、预处理时间、预处理温度和粒径等因素对纤维素分解菌的生长和还原糖产量的影响,并利用联合发酵糖化液进行光合生物制氢。结果表明,单因素分析下的最优工艺条件为:p H值6.0~7.0,预处理温度50℃,预处理时间7 d,玉米秸秆粒径0.097 mm。优化工艺条件下的发酵液产氢量最大,达498.67 m L,说明该技术可行。     

硅胶载钴基催化剂对乙醇废液的催化制氢研究

以硅胶负载Co-Ce-B为催化剂,通过催化NaBH4在乙醇中醇解生成氢气来处理利用乙醇废液。研究了催化剂的量、反应温度和乙醇浓度对NaBH4醇解产氢速率的影响。结果表明:产氢速率随着催化剂的量增加而增加;随着温度的升高,产氢速率逐渐增快,根据醇解反应动力学方程,计算得反应活化能为48.54 kJ/mol;随着乙醇浓度的增加,产氢速率逐渐增加,当乙醇质量分数为90%时,产氢速率达0.417 L/(min·g)。     

酸雨对水稻不同生育期叶片叶绿体ATP酶的影响

酸雨对植物生长发育具有显著影响。然而,不同生长阶段植物对逆境胁迫的响应存在差异。以模拟酸雨胁迫水稻(Oryza sativa)(孕穗期、灌浆期),利用植物生理生化方法测定了水稻叶肉细胞叶绿体Mg2+-ATPase活性及其基因表达量、光合磷酸化活性、ATP含量、植株相对生长速率(RGR)和叶片净光合速率(Pn),研究酸雨胁迫下孕穗期、灌浆期水稻叶绿体ATP酶的变化及其对植物光合作用影响的机理。结果表明,p H=4.5酸雨使孕穗期水稻RGR、Pn、叶片ATP质量比和光合磷酸化活性均显著提高,灌浆期上述指标变化不明显;p H=3.5和p H=2.5酸雨使上述指标均下降,且随酸雨p H值降低,变幅增加。p H=4.5酸雨使孕穗期、灌浆期水稻ATP合酶基因表达量及Mg2+-ATPase活性升高;p H=3.5和p H=2.5的酸雨使孕穗期、灌浆期水稻ATP酶基因表达量减少,造成Mg2+-ATPase活性降低,且随酸雨p H值降低变幅增加。可以认为,酸雨通过影响ATP酶转录水平,改变Mg2+-ATPase活性、光合磷酸化活性和叶片ATP质量比,进而影响Pn,并最终影响植物生长发育。酸雨胁迫对孕穗期水稻生长发育及光合作用有低促高抑的剂量效应,而低强度酸雨对灌浆期水稻影响不明显。与灌浆期相比,孕穗期对酸雨胁迫较敏感,表明植物不同生长发育阶段对酸雨胁迫响应存在差异,此发现应成为评价酸雨影响植物的一个因素。     

玉米秸秆热复合预处理光合产氢研究

为解决因生物质秸秆降解能力差而导致秸秆转化为高品位能源的能量转化率低的问题,提出了生物质秸秆热复合预处理。采用单因素方法研究了常温静置、水浴加热、碱处理和热复合预处理4种方式的光合产氢效果及影响热复合预处理效果的因素。结果表明,热复合预处理的产氢效果最好,其产氢量和还原糖得率最大,其次是碱处理的体系,水浴加热随之,而常温静置预处理的产氢效果最差。对于玉米秸秆热复合预处理光合产氢,碱质量分数、水浴加热时间、秸秆颗粒度对产氢能力有不同程度的影响,其中碱质量分数0.75%~1%、水浴加热4 h、颗粒度80~96μm和超微粉碎的热复合预处理产氢效果较佳。     

影响光合细菌生长发育的三个主要培养条件研究

在光合细菌的实验室培养中,酵母粉用量、接种量、光源是比较重要的培养条件。通过实验及研究分析,培养基中酵母浸粉用量对光合细菌菌液生长有较大影响,培养基中酵母浸粉性价比最合适的用量为1 g/L。接种量对光合细菌菌液最终浓度无较大影响,但是高浓度的接种量能够缩短培养时间,如果培养时间要求短,则需要加大接种量,如接种量小,则培养的时间会比较长。此外,综合考虑成本、效率,三种光源白炽灯、LED白光、LED黄光中,LED黄光性价比是最优的。     

柚子皮生物炭的制备及对水体中锰离子的吸附

以柚子皮为原料经硫化钠活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂,并将之应用于含锰废水的吸附。考察了溶液p H值、底液质量浓度、生物炭投加量等因素对柚子皮生物炭吸附能力的影响,并研究了柚子皮吸附剂对锰离子废水的吸附平衡和动力学特征。结果表明:柚子皮吸附剂对含锰废水具备较强吸附能力,在溶液p H值为6,底液质量浓度为50 mg/L,吸附剂投加量为2 g/L的条件下,对锰离子的去除率为93.5%;吸附平衡实验表明该等温吸附过程符合Langmuir方程,饱和吸附量为24.691 mg/g;吸附动力学研究表明,该吸附过程符合二级动力学方程,吸附速率常数为0.028 6 g/(mg·min)。     

磁性油菜秸秆对阳离子染料的吸附研究

以油菜秸秆为原料,均苯四甲酸酐为改性剂,四氧化三铁为磁性包裹材料,制备了磁性油菜秸秆吸附剂。研究了染料初始浓度、初始p H值、无机盐离子等因素对吸附性能的影响。研究结果表明:室温时,在染料为自然p H值,吸附4 h后,改性吸附剂对亚甲基蓝和碱性品红吸附量分别为450、320 mg/g。p H在2~10范围内时,吸附量随着p H值的增大而增加;p H10之后,吸附量保持不变。高浓度盐的存在对吸附无明显影响,但K+要大于Na+的影响。改性吸附剂对两种染料吸附动力学模拟均符合准二级动力学方程,吸附等温式符合Langmuir模型。     

零价铁法去除水体中萘普生:作用机制及产物毒性研究

为了探索水体中非甾体类药物处理新技术,对铁屑降解水体中萘普生的影响因素、作用机制和产物毒性进行了研究。首先考察了铁屑投加量、p H值、萘普生初始浓度及作用时间对降解效果的影响,确定了铁屑投加量为2.5 g/L,p H值为2.0,萘普生质量浓度为10.0 mg/L的反应条件有利于零价铁对萘普生有效降解,反应150 min去除率可达89.2%;然后对零价铁降解萘普生的反应机制进行研究,结果表明零价铁主要是通过腐蚀产物(新生态氢[H])直接还原作用,促使萘普生转化为其他物质;发光菌毒性实验表明萘普生转化为较母体具有更高生物风险的中间产物。     

高锰酸钾去除水中甲硫醚的效能及动力学研究

通过烧杯试验研究水处理常用氧化剂KMnO_4氧化水中甲硫醚的效能,探讨了KMnO_4投加量、甲硫醚初始质量浓度、p H值及腐殖酸质量浓度对氧化反应的影响,并对反应动力学及氧化产物进行了分析。结果表明:不同剂量的KMnO_4氧化甲硫醚反应在t=10 min内已基本完成,去除率达99%;随KMnO_4投加量增加,去除率和反应速率增加;KMnO_4过量条件下甲硫醚初始质量浓度对反应速率和去除率无影响;p H值对反应速率常数影响较显著,当p H=6.85时,反应速率常数达到最大;0~30 mg/L的腐殖酸对甲硫醚去除率基本无影响,但对反应速率有一定的抑制作用。腐殖酸质量浓度在0~15 mg/L变化时,反应速率常数基本不变;腐殖酸质量浓度从15 mg/L增大到20mg/L时,反应速率常数迅速变小,反应进程变慢;而当腐殖酸质量浓度大于等于20 mg/L时,反应速率常数又基本不变。KMnO_4氧化甲硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数k=0.647 L/(min·mg)。通过GC/MS对反应产物分析发现,KMnO_4可将甲硫醚氧化为二甲基亚砜。因此,KMnO_4是一种高效、快速的去除水中甲硫醚的氧化剂。     

二氧化钛载钴基催化剂对乙醇废液的催化制氢研究

以TiO2负载Co-Ce-B作为催化剂,通过催化NaBH4在乙醇中醇解生成氢气来处理利用乙醇废液。研究了乙醇浓度、NaOH浓度及NaBH4浓度对NaBH4醇解产氢速率的影响。结果表明,产氢速率随着乙醇浓度的增加逐渐增加;随NaOH浓度的增加产氢速率先增大后减小,当NaOH质量分数是15%,产氢速率达到4.51 L/(min·g);反应速率随NaBH4浓度的增加先增大后减小,当NaBH4质量分数为10%时,反应速率达到3.97 L/(min·g)。     

光合细菌提高污染土壤中酶活性的研究

研究了不同理化因素对光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)提高铅、镉和呋喃丹复合污染土壤酶活性的影响.结果表明,该菌株提高过氧化氢酶和脲酶活性的最佳条件均为:pH 7、温度30℃及加菌置108个/g.在最佳条件下,过氧化氢酶和脲酶的活性分别相对提高3.17%和53.26%.因此,光合细菌能...     

基于动力学与混合核函数LS-SVM的厌氧发酵产气量预测模型研究

利用农业生产中产生的牲畜粪便牛粪和秸秆进行厌氧发酵试验,以产气量为参考指标,研究牛粪和秸秆厌氧发酵的产气量预测模型。试验过程中测量发酵物的氧化还原电位(ORP)、p H值、挥发性脂肪酸(VFA)、氨氮含量、化学需氧量(COD)、电导率及产气量,并用灰色关联分析法筛选出与产气量关联较强的参数,将筛选出的参数作为多项式核函数和高斯径向基核函数构建的混合核函数LS-SVM模型的输入量,训练出预测能力较强的混合核函数LS-SVM模型,然后在混合核函数LS-SVM模型中融入微生物动力学构建产气量预测模型,并用验证集验证模型性能。仿真结果表明,筛选得到关联较强的参数为ORP、p H值、VFA、氨氮含量;融入动力学的混合核函数LS-SVM模型与混合核函数LS-SVM模型相比,产气量的预测更准确,误差更小,最小误差减少了近一个数量级,试验证明该模型有效。     

湘江底泥对氨氮的吸附动力学研究

为揭示湘江底泥吸附水中氨氮的吸附特性,以湘江底泥为研究对象,通过室内静态吸附试验,分析和探讨了河流底泥吸附水中氨氮的影响因素,并研究了氨氮的吸附动力学特征。结果表明,底泥对氨氮的吸附是复合动力学过程,即吸附初期是快速吸附阶段,此后吸附速率逐渐减小,进入慢速吸附阶段。外界条件的变化对氨氮的吸附量有一定影响,随温度升高或泥水质量比增加,底泥对氨氮的吸附量减少;随氨氮初始质量浓度升高,底泥对氨氮的吸附量增加;在溶液呈酸性(p H6)时,吸附量随p H值降低而减少,在溶液呈碱性时,吸附量随p H值升高而增大。底泥吸附氨氮过程的动力学试验结果表明,Lagergren准二级动力学模型方程能较好地描述底泥对氨氮的吸附过程。     

TiO2悬浆体系光催化降解酸性红B动力学分析

采用TiO2悬浆体系, 以高硼紫外灯为光源, 考察了酸性红B 光催化降解中溶液初始质量浓度、催化剂投加量、无机盐、空气通入量、pH 值对光催化降解速率影响.用Langmuir-hinshelwood 方程描述酸性红B光催化动力学行为. 结果表明:初始质量浓度增加, 反应由一级向零级过渡; 催化剂投加量在0.5～2.5 g/L时, 30 mg/L酸性红B一级反应速率常数与投加量成线性关系; 5种溶解性无机盐对光催化降解酸性红B存在抑制作用, 阴离子影响大于阳离子; 通入空气影响动力学行为, 改变反应级数.本实验在pH 值为3时光催化降解效果最佳, 且酸性条件下比碱性下条件效果更好;TiO2表面吸附能力随pH 值增大而减弱,光催化过程控制步骤在酸性和碱性条件不同.     

ZVI与TCE反应参数优化及动力学方程的建立

以批量研究的方法,考察了ZVI纯度、ZVI粒径、ZVI投量、p H值、温度和初始TCE浓度对TCE去除的影响,建立了ZVI去除TCE的动力学方程。最佳参数为:ZVI纯度92%,ZVI粒径30目,ZVI投量30 g,p H值为6.0,温度25℃,初始TCE质量浓度50 mg/L。最佳条件下TCE去除率可达73.6%,反应符合一级动力学方程。     

含固率对污水厂剩余污泥和生活垃圾混合厌氧发酵的影响

以城市污水处理厂剩余污泥和生活垃圾的混合物为厌氧发酵底物,在中温(35℃)条件下,采用序批式厌氧发酵法进行试验。研究了不同含固率下的日产气量、累计产气量、TS和VS去除率、发酵液p H值等变化规律。研究结果表明,在适宜范围内提高进料含固率可提高系统累积产气量,但会推迟产气高峰,延长发酵周期。其中,物料含固率为3%的试验组产气效果最佳,日产气量高达537 m L,累计产气量为7 905 m L,过高或过低的含固率均不利于产气以及TS和VS的去除。混合物料含固率越高,发酵液p H值降低越多。控制合理的进料含固率能够增强系统缓冲能力,有效缓解城市生活垃圾易水解导致的p H值急剧下降情况。     

水稻、油菜秸秆对水中镉的吸附特性

为了解水稻秸秆和油菜秸秆对废水中Cd2+的吸附特性,研究了吸附时间、初始离子质量浓度、秸秆投加量、初始pH值和振荡速率对溶液中Cd2+去除率与吸附量的影响,通过动力学、热力学模型拟合和扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)分析,探讨其吸附机理.结果表明:水稻和油菜秸秆具有良好的Cd2+吸附效果,pH值为4～7时,Cd2+吸附率均可达到50％以上;在投加量为10 g/L、初始pH值为6、振荡速率为150 r/min、温度为25℃的条件下,处理200 mg/L含Cd2+废水时,水稻和油菜秸秆对Cd2+的去除率分别达到66.5％和68.2％,吸附平衡时间约为90 min;其吸附动力学过程以准二级动力学方程拟合效果最好,等温吸附模型符合Langmuir方程,在25℃下油菜秸秆和水稻秸秆的最大吸附量理论值分别为14.28 mg/g和13.76 mg/g;结合SEM和FTIR分析推断,两种秸秆吸附Cd2主要发生在吸附剂表层,吸附过程以化学吸附为主.研究表明,油菜秸秆和水稻秸秆是具有潜在利用价值的Cd2+吸附剂.     

一株DDT降解菌的鉴定及其生物学特性

利用DDT为唯一碳源筛选、纯化得到DDT降解菌株DT1,通过形态特征、生理生化特性及系统发育分析鉴定为假单胞菌属细菌(Pseudomonas sp.)。通过单因子试验及差异显著性分析得到菌株DT1的最佳生长条件为37℃、初始p H值8.0、DDT初始质量浓度20mg/L、最适Na Cl质量浓度1 mg/L。通过正交试验优化菌株DT1的降解能力,最优方案为温度37℃、p H值9.0、DDT初始质量浓度30 mg/L,可将DDT降解率提高到60.85%。影响其降解能力的环境因素从主到次依次为温度、p H值、DDT初始质量浓度。     

Al-SBA-15有序介孔材料对溶液中诺氟沙星的吸附研究

以诺氟沙星(NOR)为目标有机物,对铝改性SBA-15(AlSBA-15)吸附水中有机污染物的特性进行了研究。采用直接合成法制备了Al-SBA-15,并通过X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、透射电镜(TEM)、X射线荧光光谱(XRF)及红外光谱(FT-IR)技术对样品进行了表征。结果表明,Al-SBA-15对NOR的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型。溶液p H值对Al-SBA-15吸附NOR的性能影响显著,中性p H值下吸附效果最佳,在p H=7条件下,AlSBA-15对诺氟沙星(初始质量浓度为20 mg/L,Al-SBA-15投加量为0.5 g/L)的吸附去除率和平衡吸附量分别为94.15%和37.66 mg/g。推测Al-SBA-15对NOR的吸附机理为表面络合和静电协同作用,且在低p H值或高p H值条件下,静电作用对吸附效果影响较大。     

邻苯二甲酸二甲酯(DMP)降解菌的分离鉴定及降解特性

采用梯度压力驯化法从河流沉积物中筛选到一株能够以邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl Phthalate,DMP)作为碳源和能源生长的菌株,命名为THF-2,对其进行16S r DNA扩增、T/A克隆后测序,菌株THF-2被鉴定为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。研究了温度、初始p H值和表面活性剂对菌株THF-2降解DMP的效果,测定了邻苯二甲酸酯(PAEs)对菌株THF-2生长的影响,进而分析了菌株对不同质量浓度DMP的降解效果。结果表明,菌株在15~20℃对DMP具有良好的降解效果,最适温度为20℃;在p H=4~8范围,随p H值升高,DMP降解率增大,最佳p H值条件为8.0。在最适条件下,经过72h培养,菌株THF-2对质量浓度500 mg/L的DMP降解率达89.5%。不同表面活性剂对THF-2降解DMP的影响存在差异。添加质量分数1%非离子表面活性剂曲拉通X-100和吐温80,对THF-2降解DMP有一定的促进作用,但差异不显著(p0.05);当曲拉通X-100和吐温80添加质量分数为2%和3%时,降解作用受到抑制,降解率与添加量呈显著负相关(r=-0.98,p0.05)。添加离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)会抑制THF-2对DMP降解作用。DMP降解试验表明,当DMP质量浓度为100~500 mg/L时,THF-2对DMP的降解符合一级动力学方程模型,降解半衰期为13.92~27.08 h。因此,菌株THF-2可应用于低温地区及低温条件下DMP的生物处理。