聚合氯化铝中Alb形态去除腐殖酸的效果及机制研究

Al_b形态［Al₁₂AlO₄(OH)₂₄⁷⁺］是聚合氯化铝（polyaluminium chloride, PAC）水解-聚合作用中形成的一种粒度小、所带正电荷多、聚集程度高及分子量大的多核羟基配合物.本试验采用乙醇-丙酮混合沉淀法分离PAC溶液中各种铝形态,提纯出Al_b形态（Al_b絮凝剂）.研究投加量、pH及无机离子对Al_b絮凝剂处理腐殖酸模拟水样絮凝效果的影响,并利用光散射颗粒分析仪（PDA2000）测定Al_b絮凝剂对腐殖酸絮凝过程中絮体的形成与增长过程的动态变化,结合絮体的Zeta电位,对Al_b絮凝剂的絮凝机制进行了初步探讨.结果表明,当投加量为4.3～6.3 mg/L、pH值为3.0～6.0时,Al_b絮凝剂处理腐殖酸模拟水样达到最佳絮凝效果;NH⁺₄、SiO^2-₃、H₂PO^-₄的存在明显抑制其絮凝性能.絮凝动力学过程和絮体Zeta电位表明,Al_b絮凝剂在水处理中主要是通过电中和作用和吸附网捕卷扫作用共同起絮凝作用的.     

腐殖酸铝盐絮凝体的动态特性

通过显微摄影分析研究了腐殖酸铝盐絮凝体成长的动态过程以及在混凝过程中絮凝体构造(分形维数)的变化规律.结果表明,在腐殖酸混凝过程中,随搅拌历时延长,絮凝体粒径不断成长变大,最终达到平衡状态.随着絮凝体的成长,其构造呈现由密实逐渐向疏松过渡的过程,空隙率变大,二维分形维数由初期的1.8左右下降到1.4左右.絮凝体分形维数D_f和粒径d_f之间具有D_f=Ad_f^-     

多粘类芽孢杆菌GA1产絮凝剂的培养基和分段培养工艺

对1株从土壤中筛选的产絮凝剂微生物GA1进行了研究.该菌株经形态学特征、生理生化反应及16S rDNA序列(GenBank序列登陆号为DQ166375)相似性分析鉴定为多粘类芽孢杆菌,并命名为Paenibacillus polymyxa GA1.对其进行了产絮凝剂培养条件和培养工艺的研究.结果表明:GA1产絮凝剂的最佳培养基成分(g/L)为蔗糖40.0、酵母浸膏4.0、K₂HPO₄5.0、KH₂PO₄、2.0、NaCl 0.1、MgSO₄ 0.2.研究了该菌株产絮凝剂的最佳培养条件,包括培养基的初始pH、培养温度、摇床速度和接种量.同时针对其产絮凝剂和菌体生长的关系,首次将分段培养工艺应用于GA1产絮凝剂中,即在培养的初期24h内采用菌体生长最佳培养条件,在培养后期采用菌体产絮凝剂的最佳培养条件.结果表明,采用分段培养的工艺,既可保证GA1絮凝剂的产量,又能缩短培养周期.     

重金属絮凝剂DTAPAM对Cu2+去除条件的响应面优化

采用聚丙烯酰胺、二甲胺、甲醛、氢氧化钠、二硫化碳为原料,制备出重金属絮凝剂二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺（DTAPAM）,以含Cu²⁺废水为研究对象,采用三因素五水平的响应曲面分析法对DTAPAM除Cu²⁺性能进行了研究.实验结果表明：响应面法建立的二次项回归模型p值为0.0037,模型显著;X₁X₂、X₁X₃、X₂X₃项的p值分别为：0.0240、0.0061、0.1322,X₁X₂、X₁X₃交互作用显著,而X₂X₃交互作用不显著.通过响应面分析,在Cu²⁺初始浓度为25 mg·L^-1,Cu²⁺初始浓度与絮凝剂投加量的比值为1：6.3,水样初始pH值为6.0时,DTAPAM对Cu²⁺的去除性能最佳.在此条件下,实测Cu²⁺的去除率为91.60%,模型预测值为93.35%,相对偏差为-1.87%,利用响应面法优化DTAPAM对Cu²⁺的去除条件可行.     

复合型生物絮凝剂成分分析及其絮凝机理的研究

蒽酮反应、考马斯亮蓝、紫外扫描等测定结果表明,絮凝剂CBF的主要成分为多糖类物质．红外光谱扫描分析CBF中含有羧基,分别以-COO^-和COOH的形式存在．用凝胶色谱柱测其相对分子量为10^5-10^6．Zeta（ζ）电位测定及氢键和离子键检验结果表明,CBF与高岭土等无机颗粒之间的作用力为离子键,絮凝过程中存在架桥作用．利用原子力显微镜观察其絮凝形态发现絮体结构密实,有利于絮体沉降．其絮凝机理为絮凝剂和高岭土以离子键的形式结合,之后通过架桥作用絮凝沉淀．     

典型河口主要氮转化过程对盐度响应机制的室内外实验研究

受全球盐水入侵加剧影响,河口区域水环境安全面临巨大的威胁.通过室内水槽控制实验和室外原位微生物培育实验,分别研究盐度作用的不同时间尺度下,不同形态氮（NO₃^-、NH₄⁺和溶解性N₂O）转化及转化过程硝化、反硝化和硝酸异化还原氨（DNRA）功能基因的响应机制.结果表明：①室内实验的NH₄⁺和溶解性N₂O浓度与盐度呈正相关,NO₃^-浓度随盐度上升而降低;室外原位实验的涨潮期,去菌处理组的NH₄⁺和NO₃^-浓度随盐度上升反而下降,溶解性N₂O浓度则随盐度上升呈上升趋势;未去菌处理组和原位对照组的NH₄⁺、NO₃^-和溶解性N₂O浓度均与 盐度呈负相关.②室内外实验表明,盐度在21.6以下时,硝化反应、反硝化反应和DNRA反应均得到增强,高盐度条件下（盐度为34.0）硝化反应抑制作用明显.盐度长期作用下主导功能基因为nxrA、nirK、nirS和nrfA,而短期的主导功能基因为amoA-AOA、amoA-AOB、nirK、nirS和nrfA.本研究通过对水体不同组分氮浓度-功能基因对盐度不同作用时间尺度的响应研究,为河口区域盐水入侵和氮源汇转化机制研究提供技术支撑.     

改性生物炭固定床对模拟湖库水体中Mn2+的吸附

湖库是社会生产发展的重要水资源,而湖库饮用水中锰离子（Mn²⁺）的季节性超标成为威胁人类的生活健康和社会安全生产的重要因素之一.首先,开展了NaOH改性生物炭的静态吸附研究,并考察了热解温度（400、500和600℃）和改性条件（未改性、碱前处理改性和碱后处理改性）对吸附性能的影响,研究表明碱前处理改性能提高生物炭的吸附容量,在400℃时获得最大吸附容量为41.06 mg ·g^-1.之后,开展了改性生物炭固定床对Mn²⁺的动态吸附研究.结果表明,碱改性生物炭在静态吸附状态下的吸附能力越强,其在固定床动态吸附过程中的穿透点（c_t/c₀=0.1）和饱和点（c_t/c₀=0.9）时间越长;当分别提高Mn²⁺初始浓度和进水流速时,固定床吸附的穿透点时间由360 min分别缩短至160 min和200 min,饱和点时间由865 min分别缩短至700 min和600 min.Thomas吸附模型能较好地拟合生物炭固定床吸附过程,表明动态吸附过程中,生物炭对Mn²⁺的去除由化学吸附主导,研究结果可为实际运行提供科学指导.     

新鲜渗滤液与长填埋龄渗滤液的Fenton处理过程特征

以新鲜渗滤液和长填埋龄渗滤液为对象,采用Fenton法对其进行处理,通过相对分子质量（M_r）分布、COD、总有机碳（TOC）、COD/TOC等表征手段,比较分析渗滤液性质对Fenton处理效果的影响.结果表明,长填埋龄渗滤液的有机物平均M_r高于新鲜渗滤液,其M_r>105的组分占到了总量的64%,但在Fenton法作用下其更易转化为可溶性小分子有机质（M_r<10³）;新鲜渗滤液的COD去除率(61%～84%)高于长填埋龄渗滤液(31%～60%),而长填埋龄渗滤液的TOC去除率(85%～91%)高于新鲜渗滤液(52%～80%);无论是处理新鲜渗滤液还是难降解的长填埋龄渗滤液,Fenton法的氧化作用对COD去除的贡献均大于絮凝作用.絮凝作用的COD（COD_coag）去除率受氧化作用的COD（COD_oxid）去除率影响,COD_oxid去除率越大,COD_coag去除率越低;物料平衡结果显示,长填埋龄渗滤液的TOC_oxid去除量大于COD_oxid去除量,而新鲜渗滤液的的TOC_oxid去除量小于COD_oxid去除量;长填埋龄渗滤液和新鲜渗滤液的初始COD/TOC分别为1.17和1.58,在Fenton处理的氧化作用下,COD/TOC分别变为1.96和0.68,表明长填埋龄渗滤液发生的是完全氧化,而新鲜渗滤液同时发生了部分氧化和完全氧化;2种渗滤液的COD_coag和TOC_coag变化说明,长填埋龄渗滤液中受絮凝作用去除的有机物的氧化态明显低于新鲜渗滤液.     

絮凝条件对絮体分形结构的影响

在85kg/m³的含沙高浊水中投加阳离子高分子聚合物,借助图像分析技术与沉降技术分析探讨了不同絮凝条件下泥沙絮凝形态学参数:絮体粒径、絮体有效质量密度、絮体自由沉速、浑液面沉速与上清液余浊等的变化规律.利用表征参数“分维”定量控制不同絮凝条件(如搅拌速率、搅拌时间、高分子浓度等)对含沙高浊水絮体结构分形特性的影响.实验证明,不合适的絮凝条件将导致絮体分形构造疏松脆弱,分维值低.絮凝条件合适时(快速絮凝强度为:r₁=300r/min,t₁=10s;慢速絮凝强度:r₂=120r/min,t₂=180s;CP浓度:0.1%),絮体分形结构处于最佳状态.该状态下的絮体具有粒径较大、沉速快、有效质量密度高、粒度分布均匀,分维值最高(D₃=2.16)的特点.而且,由静沉实验测得浑液面沉速高,上清液余浊也低.泥沙絮体分形结构达最佳时的混凝性能、沉降性能与结构密实性均较理想.     

絮凝基因的克隆及其絮凝机理分析

分离到1株具有强絮凝特性的芽孢杆菌Bacillus sp. F2,絮凝率达84%,并构建絮凝基因组文库.以絮凝菌F2为实验材料,提取基因组总DNA,经限制性内切酶Sau3AI部分酶切后,与用限制性内切酶BamHI完全酶切的载体PUC19DNA连接,并转化到感受态细胞JM109中.然后将其涂布于含氨苄青霉素的LB培养基上,过夜培养后,经蓝白斑筛选,构建了絮凝基因组文库,该文库包含3.5×10⁴个重组子,经测定文库滴度为3.5×10⁵　pfu/mL.从文库中筛选而获得1株表达絮凝活性的大肠杆菌阳性克隆子FC2.序列分析得出该克隆序列为新的絮凝基因.絮凝试验测定FC2的絮凝率为90%,稍高于原絮凝菌F2,高于受体菌JM109(6.9%).红外光谱分析证明FC2的絮凝有效成分与F2一致,说明FC2絮凝性状遗传于原絮凝菌F2.采用轻敲模式下的原子力显微镜成像技术、Zeta(ξ)电位测定对加入絮凝剂FC2与加入絮凝剂F2、不加入絮凝剂的絮凝微观形貌进行了测定.原子力显微成像显示,加入克隆菌FC2发酵液的高岭土悬浮液(5‰的高岭土水溶液)形成的絮凝体出现较大而且紧密的球形颗粒结构,且表面积粗糙,凹凸程度大,具有大的比表面积和吸附液体悬浮颗粒的能力.向高岭土悬浮液中加入克隆菌FC2发酵液后,絮凝颗粒由不定形且松散的结构转变为密集分布、水平尺寸均匀的球形结构,表明克隆菌FC2发酵液中的凝集素容易以高岭土悬浮颗粒为中心吸附在其表面,而且絮凝试验中絮凝率达90%,从更直观上进一步证实了克隆菌FC2发酵液的除污染效能.Zeta(ξ)电位测定结果表明,离子键作用强度不同,致使絮凝形态存在着差异,为研究生物絮凝剂的絮凝机理提供了有力的依据.     

Galactomyces sp.产生的生物絮凝剂絮凝活性研究

本文研究了活性污泥中分离出的絮凝剂产生菌Galactomycessp.M-2的絮凝活性。通过研究M-2在不同培养时间的生长情况、培养液中pH值变化情况及絮凝活性等,从而得出絮凝活性与菌生长量相关。利用离心技术分析了微生物絮凝剂的活性分布,发现起主要絮凝作用的物质为胞外物质,且主要由多糖构成。该菌产生的粗制生物絮凝剂对高岭土悬浊液具有较高的絮凝活性。     

一种新型生物絮凝剂FM-2絮凝特性及稳定性考察

文章对絮凝剂FM-1的储存稳定性以及絮凝活性分布进行了考察,发现其絮凝活性物质主要分布于上清液之中,加之储存稳定性较差的特点,为絮凝剂FM-2的制备提供了前提。絮凝剂FM-2的最佳絮凝率高达99.21%,其储存时间较长,30 d内其絮凝率可保持在90%以上;而且还具有较好的热稳定性,当加热温度从70℃升高到100℃,其絮凝率均保持在95%以上。     

絮凝剂产生菌Geotrichum candidum的絮凝特性研究

本文研究了活性污泥中分离出的絮凝剂产生菌J-5的絮凝特性。通过形态学、理化特征、18SrDNA序列和G+C含量研究,鉴定J-5为Geotrichum candidum。培养3d,G.candidum的生长量达到最高,但其絮凝活性在1d培养后即达到最大值。絮凝活性分布研究表明G.candidum的胞外分泌物是起主要絮凝作用的物质。培养液的上层清液通过乙醇沉淀和去离子水渗析后得到粗制生物絮凝剂。利用化学分析、紫外分析和红外分析研究生物絮凝剂的化学组成,发现其主要由多糖构成,其中占主要成分的是中性糖和糖醛酸,生物絮凝剂分子含羟基、羧基和甲氧基官能团。     

微生物絮凝剂处理矿井水实验研究

从土壤中筛选得到能够产絮凝剂的菌种L01,并考察了其所产絮凝剂对几种矿井水的絮凝处理效果,主要结论如下：筛选到的菌株L01为好氧的革兰氏阴性菌,经过生化鉴定,初步确定其为葡糖杆菌属;起絮凝作用的活性成分为菌株L01的胞外分泌物,其菌液离心上清液对矿井水有较好的絮凝效果;絮凝剂可以减少矿井水的悬浮物含量和降低浊度,但对其他指标影响不大;Ca^2＋有很好的助絮凝效果,添加助凝剂CaCl2后,絮凝剂对三种矿井水中悬浮物的最终去除率可以达到98．5％、98．8％、98．7％。     

Production and application of a novel bioflocculant by multiple-microorganism consortia using brewery wastewater as carbon source

The flocculating activity of a novel bioflocculant MMF1 produced by multiple-microorganism consortia MM1 was investigated. MM1 was composed of strain BAFRT4 identified as Staphylococcus sp. and strain CYGS1 identified as Pseudomonas sp. The flocculating activity of MMF1 isolated from the screening medium was 82.9%, which is remarkably higher than that of the bioflocculant produced by either of the strains under the same condition. Brewery wastewater was also used as the carbon source for MM1, and the cost-effective production medium for MM1 mainly comprised 1.0 L brewery water （chemical oxygen demand （COD） 5000 mg/L）, 0.5 g/L urea, 0.5 g/L yeast extract, and 0.2 g/L （NH4）2SO4. The optimal conditions for the production of MMF1 was inoculum size 2%, initial pH 6.0, cultivating temperature 30℃, and shaking speed 160 r/min, under which the flocculating activity of the MMF1 reached 96.8%. Fifteen grams of purified bioflocculant could be recovered from 1.0 L of fermentation broth. MMF1 was identified as a macromolecular substance containing both protein and polysaccharide. It showed good flocculating performance in treating indigotin printing and dyeing wastewater, and the maximal removal efficiencies of COD and chroma were 79.2% and 86.5%, respectively.     

生物絮凝剂的研究与应用

介绍了近年来生物絮凝剂的研究和应用现状,详细总结了几种生物絮凝剂的絮凝机理,并对生物絮凝剂的分类进行了阐述,列举了生物絮凝剂的应用情况,文中还提到了近年来的研究新进展,特别是提到了复合型生物絮凝剂的研制情况,最后文章对未来生物絮凝剂的发展趋势进行了叙述.     

微生物絮凝剂的研究及应用前景

对微生物絮凝剂的研究及应用进展进行综述,包括产生絮凝剂的微生物种类,微生物絮凝剂的提取纯化,微生物絮凝剂的絮凝机理,影响因素,研究动向以及微生物絮凝剂的应用。     

利用鱼粉废水生产微生物絮凝剂的性能研究

假单胞菌(Pseudomonas sp.)GX-4-1可以利用鱼粉废水生产性能良好的微生物絮凝剂PSD-1,低温储存325 d内活性稳定.该絮凝剂具有良好的pH稳定性,对高岭土悬液的絮凝率高达90%以上.在pH=12时,该絮凝剂在沸水中加热30 min后,活性下降不到50%.经有机溶剂提取、冻干后获得的絮凝剂干粉活性回复率高达99.66%.考察了该絮凝剂对土壤悬液和大肠杆菌悬液的净化效果,发现在碱性条件下,以CaCl-2为絮凝助剂时处理效果良好.      

多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂的絮凝性能研究及机理探讨

采用正交絮凝、粒度检测及电镜扫描考察了多粘类芽孢杆菌GA1所产絮凝剂（MBFGA1）对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水及垃圾渗滤液4种废水的絮凝性能,并利用蒽酮试验和红外光谱对絮凝剂成分进行了初步鉴定.在正交絮凝实验获得的最佳絮凝条件下,絮凝剂对高岭土溶液、土壤悬浊液、洗煤废水和垃圾渗滤液的絮凝率分别高达99.53%、99.50%、98.2%和75.60%,絮体沉降速度分别为0.03 m/s、0.025 m/s、0.025 m/s和0.005 m/s;土壤悬浊液中颗粒絮凝后平均粒径增大且大于10　μm,其余３种废水中颗粒平均粒径减小且小于10　μm;电镜扫描结果显示,絮凝前后废水颗粒的形态均从棱角分明转变为包埋的无棱角;EDTA、HCl以及尿素检验发现4种颗粒与絮凝剂分子间靠离子键结合;蒽酮反应及红外光谱结果显示该絮凝剂为含有较多羟基及羧基等官能团的多糖大分子.实验结果表明絮凝剂对高颗粒物浓度废水有很好的处理效果,其絮凝机理主要是吸附架桥作用.     

新型微生物絮凝剂的研究进展

综述了近些年来国内外微生物絮凝剂的发展概况,并对微生物絮凝剂的絮凝机理进行了探讨.分别介绍了单菌株生物絮凝剂、复合型生物絮凝剂、有效微生物群以及微生物絮凝剂的生物学研究,对微生物絮凝剂的发展趋势及其应用情况进行了分析.