外源活性污泥胞外聚合物对小球衣藻聚集行为的影响

微藻聚集行为在藻华的治理等方面具有重要作用,也是目前微藻生物燃料收集的瓶颈之一.以小球衣藻为研究对象,观察污泥胞外聚合物(Extracellular polymeric substance,EPS)对微藻聚集行为的影响,并通过其聚集数据采集、EPS客观特性和微藻的自身响应等方面探究其可能的聚集原因.结果显示:随着外源性污泥EPS浓度的增大,小球衣藻聚集率从18.4%上升到81.8%,并且在110 mg/L时达到聚集率最大值.微藻细胞运动速度从26.8μm/s上升到49.4μm/s,增大了细胞间的碰撞几率,促进了微藻的聚集.三维荧光光谱表明,污泥胞外聚合物刺激了微藻色氨酸类蛋白和芳香族类蛋白的分泌,其分泌量与EPS的浓度成正比.但是外源性EPS溶液Zeta电位变化与微藻的聚集率呈负相关关系,并非微藻聚集原因.本研究表明外源性污泥胞外聚合物能够促进微藻的聚集,结果可为下一步在分子方面的探究提供实验基础.(图7表3参38)     

磁性氧化铁纳米颗粒在不同性质分散剂作用下的聚合状态

磁性氧化铁(γFe_2O_3)纳米颗粒广泛应用导致其进入环境中引起环境风险.由于本身固有的磁极力作用,γFe_2O_3纳米颗粒在水相环境中极易聚合沉降.然而,自然环境中广泛存在的有机物,包括胡敏酸(HA)和球状蛋白质如牛血清蛋白(BSA),能够极大地加强其胶体稳定性,使之易于在环境中迁移转化,进而增加了环境风险.本研究考察在p H=4时,HA和BSA分别作用下,γFe_2O_3纳米颗粒胶体稳定性的相对变化.运用动态光散射原理(DLS)分析颗粒的平均水合直径(D_H)变化,原位原子力显微镜(AFM)及非原位透射电镜(TEM)等手段考察颗粒的分散情况.结果证实:此p H条件下,两种物质均能在不同程度上使γFe_2O_3分散.然而,相比于BSA,环境中广泛存在具有低p K_a且吸附亲和力较强的HA,能够使γFe_2O_3纳米颗粒的分散性更好,其产生的环境风险也更大.     

聚多巴胺包覆磁性纳米材料吸附去除模拟废水中的铅离子

采用共沉淀法制备聚多巴胺包覆的磁性纳米材料(Fe_3O_4@PDA NPs),并利用透射电子显微镜(TEM)、X光电子能谱(XPS)、振动磁强计(VSM)等手段表征了磁性纳米材料的化学组成和物理形貌.考察了溶液p H值、吸附平衡时间、纳米材料投加量、共存离子及离子强度等对铅吸附的影响,确定最佳实验条件为吸附平衡时间1 h、pH 5.5、吸附剂投加量1.5 g·L~(-1).常见共存离子均不干扰铅的吸附去除.通过直线方程拟合,证实Fe_3O_4@PDA NPs对铅离子的吸附等温线符合Langmuir方程,为单分子层吸附,饱和吸附量约为20.68 mg·g~(-1).1.5 h内,Fe_3O_4@PDA NPs对自来水、模拟废水中铅的吸附去除效率可以达到97.2%以上,此结果表明Fe_3O_4@PDA NPs可以用于铅污染环境水样的净化处理中.     

光生物反应器培养紫球藻及藻粉降血脂的研究

研究了搅拌式光生物反应器中搅拌速度、通气量对紫球藻生长、胞外多糖和藻细胞超微结构的影响．实验结果表明：在特定光照(1000μmolm^-2s^-1)和培养温度(25℃)条件下，当搅拌转速为200r／min、通气量为0．71vvm时，藻生长速度和胞外多糖含量最高；增加通气量有利于藻细胞胞外多糖及生物量的提高．对藻细胞超微结构的观察发现，与摇床培养相比，搅拌式光生物反应器使藻细胞淀粉颗粒明显增多，粘质鞘层变薄，光合片层增多．动物实验表明，紫球藻能明显降低摄食高脂饲料SD大鼠血脂TC、TG、LDL-C水平，并提高HDL-C含量．实验结果预示，紫球藻对预防动脉粥样硬化和冠心病的发生有一定的意义．图2表3参26     

紫外光强化铁离子循环活化PS氧化苯胺

研究了草酸铁离子(Fe(C_2O_4)_3~(3-))在UV光照条件下的铁离子循环转化过程及其强化过硫酸钠(PS)活化氧化苯胺的机理,考察了Fe(C_2O_4)_3~(3-)浓度和初始p H对PS活化及苯胺氧化效果的影响.研究表明,在UV光照条件下,0.75 mmol·L~(-1)的Fe(C_2O_4)_3~(3-)溶液在初始p H值为3时,Fe~(2+)的转化率最高可达到96%,远高于柠檬酸铁铵和氯化铁体系,但反应过程中草酸根离子(C_2O_4~(2-))会发生分解并引起p H升高,导致Fe~(2+)转化率急剧下降;Fe~(2+)循环转化过程对UV/Fe(C_2O_4)_3~(3-)体系强化PS活化的作用远大于UV光照直接活化PS过程,对PS活化分解率的贡献达到79%;初始Fe(C_2O_4)_3~(3-)浓度决定了Fe~(2+)循环转化的最大浓度并显著影响PS的活化效果,当Fe(C_2O_4)_3~(3-)初始浓度从0.25 mmol·L~(-1)逐渐提高到0.50、0.75、1.00 mmol·L~(-1)时,PS活化分解速率不断增大,但当浓度高于0.75 mmol·L~(-1)时,C_2O_4~(2-)对硫酸根自由基(SO_4~(·-))的竞争作用显著增强,导致苯胺的氧化效果出现降低;中碱性条件不利于UV/Fe(C_2O_4)_3~(3-)体系发生光化学反应生成Fe~(2+),但在其活化PS过程中,由于PS分解引起p H下降,在初始p H为7和9时PS仍可被有效活化,PS分解率可分别达到86%和68%.     

Fe_2O_3@GO聚合物对水中As~(3+)的吸附特性表征

以氧化石墨烯(GO)和硝酸铁为原料,采用浸渍法制得Fe_2O_3@GO聚合物,研究不同质量比Fe/GO、p H值及温度条件对GO和Fe_2O_3@GO聚合物吸附水中As~(3+)的影响,并通过吸附等温线和动力学方程进行相关拟合分析。同时,使用Roman光谱、FTIR、SEM等表征手段对GO和Fe_2O_3@GO聚合物2种材料进行表征,3种表征手段均显示铁已被成功负载到氧化石墨烯上。结果表明,As~(3+)的去除率与复合物中Fe/GO的质量比呈显著正相关,吸附的最优p H值为8,温度为40℃。Fe_2O_3@GO聚合物及GO这2种材料吸附As~(3+)的吸附等温线均符合Freundlich模型,准二级模型能更准确地描述其吸附动力学过程。在相同条件下,Fe_2O_3@GO聚合物较GO吸附性能更好,对于初始浓度为10 mg·L~(-1)的As~(3+)溶液,GO和Fe_2O_3@GO聚合物的平衡吸附量分别达到17.95和31.30 mg·g~(-1)。     

磺酸基改性磁性吸附剂去除水中的Cu(Ⅱ)

利用水热法制备出Fe_3O_4磁性粒子,通过正硅酸乙酯水解使Fe_3O_4外面包覆SiO_2(Fe_3O_4@SiO_2),最后利用3-氨丙基三甲氧基硅烷和氯磺酸进行改性,合成了磺酸基改性磁性吸附剂.采用FT-IR、BET和XRD等方法对合成吸附剂进行表征,并探讨接触时间、初始浓度、溶液pH值等因素对吸附性能的影响.表征结果显示,成功合成了磺酸基改性磁性Fe_3O_4@SiO_2粒子;Fe_3O_4@SO_3Na比表面积为20.4587 m~(-2)·g~(-1).吸附实验结果显示,在25℃条件下,Fe_3O_4@SO_3Na对Cu~(2+)的吸附等温线符合Freundlich吸附等温方程,实验条件下最大吸附量为16.13 mg·g~(-1).Fe_3O_4@SO_3Na吸附Cu~(2+)可在1 h内达到吸附平衡且吸附动力学遵循拟二级动力学模型.溶液中存在盐离子时,发现盐离子的存在对吸附效果几乎没有影响;溶液中含有柠檬酸时对吸附效果产生抑制.吸附剂经3次循环使用后仍有吸附性能,表明吸附剂具有良好的再生性和经济性.     

混合培养对城市污水厂二级出水培养能源微藻的生长促进作用

利用城市污水培养能源微藻可以实现水质净化和生物质生产的耦合,备受关注。生物质生产效率较低是限制其大规模应用的主要因素之一,混合培养是提高微藻生物质产率的一种潜在方法。为筛选出城市二级出水条件下合适的能源微藻混合藻种,考察了二级出水条件下3株高含油脂藻种栅藻LX1（Scenedesmussp. LX1）、椭圆小球藻YJ1（Chlorella ellipsoidea YJ1）和雨生红球藻（Haematococcus pluvislis）单一藻种和两两混合培养时的生长特性,比较了各微藻单一藻种及两两混合培养时的生长特性参数及生物质产量。研究结果表明,3种微藻的两两混合组合均能在二级出水条件下正常生长,各微藻干物质量浓度在第10天左右均能达到100 mg·L^-1左右。与栅藻LX1和椭圆小球藻YJ1相比,雨生红球藻在两两混合培养条件下表现出更高的藻细胞干物质量浓度增长趋势。3种微藻的内禀生长速率均显著高于各自的单一培养,栅藻 LX1和雨生红球藻混合培养时分别达到最高内禀增长速率（分别为1.36 d^-1、0.97 d^-1）。栅藻LX1与雨生红球藻混合培养时比生长速率分别为0.59 d^-1和0.42 d^-1,分别比栅藻LX1和雨生红球藻的单一藻种培养提高了36%、9.0%。与单一藻种相比,混合培养促进了微藻的生物质产量,栅藻LX1和雨生红球藻混合藻种的生物质产量（277 mg·L^-1）分别比栅藻LX1、雨生红球藻的单一藻种培养提高了64%和42%。栅藻LX1与雨生红球藻藻种组合具备作为二级出水条件下能源微藻培养合适混合藻种的潜力。     

Fe2O3/AC脱除煤气中的Hg0

利用固定床反应器在模拟煤气条件下研究了活性焦(AC)负载Fe_2O_3催化剂(Fe_2O_3/AC)对气态Hg~0的脱除,考察了Fe_2O_3负载、煅烧温度、空速、Hg~0浓度、H_2S等对Fe_2O_3/AC催化剂脱除Hg~0的影响及Fe_2O_3/AC催化剂的再生性能,采用扫描电镜(SEM)表征了Fe_2O_3在Fe_2O_3/AC上的分布状态.结果表明,Fe_2O_3/AC具有较高的脱除Hg~0能力,明显高于载体AC,主要缘于Fe_2O_3对Hg~0的催化氧化作用.Fe_2O_3/AC催化剂上负载的活性组分Fe_2O_3并不是均匀的分布在载体AC表面上,而是成块簇状分布状态.300℃煅烧温度下制备的Fe_2O_3/AC催化剂脱除Hg~0的能力最高.在5000—15000 h~(-1)的空速和21—200μg·m~(-3)的Hg~0浓度范围内,Fe_2O_3/AC催化剂具有良好的脱除Hg~0的能力.H_2S与Hg~0在Fe_2O_3活性位上存在竞争吸附、反应会降低Fe_2O_3/AC对Hg~0的脱除能力,但H_2S反应生成的单质S和FeS_x又可促进Hg~0的脱除.脱除Hg~0后的Fe_2O_3/AC催化剂可进行再生,再生后Fe_2O_3/AC仍具有良好的脱除Hg~0的能力.     

除菌处理对强壮前沟藻和青岛大扁藻空长的影响

对微藻除菌以及未除菌与除菌后微藻生长特性的变化进行了研究.采用抗生素(新霉素、链霉素和卡纳霉素)组合加入的方法,对微藻(强壮前沟藻和青岛大扁藻)进行了无菌化处理.通过吖啶橙染色,镜检观察到与藻细胞共生的细菌经抗生素处理后数最明显减少,从而成功获得了2种无菌海洋微藻的纯藻种.比较了抗生素除菌前后环境细菌对微藻生长的影响,结果表明,除菌后的强壮前沟藻与未除菌的相比,推迟2 d进入稳定期,处于稳定期的最大细胞密度比未除菌的提高了24%.除菌后的强壮前沟藻和青岛大扁藻不易老化,可保持良好的悬浮状态.图7表1参16     

不同C/N下硫对斜生栅藻生长与油脂积累的调控

为探究不同C/N污水下下硫对微藻生长、水体净化与油脂积累的调控作用,以斜生栅藻为研究对象,通过改变NH₄⁺-N浓度配制了4种不同C/N的实验用水,对比研究了斜生栅藻在无硫和含硫条件下经5 d培养后的生长、碳氮利用与油脂合成情况.结果表明,外源硫添加可有效促进微藻的生长,当C/N为15时,藻细胞密度达到最大,为1.23×10⁷ cells·mL^-1,较无硫条件提高了90%;同时,外源硫也有助于提升藻细胞对碳氮的利用效率,微藻对有机物的利用效率随着C/N的降低而升高,并在C/N为7.5时最大,为80.33%,较无硫条件提升了63%;当C/N为7.5时NH₄⁺-N去除率为73.6%,较无硫条件提升了149%,其余实验组别NH₄⁺-N去除率均达100%;此外,在含硫条件下,油脂产率和油脂含量均随着C/N升高而降低,均在C/N为7.5时达到最大,油脂产率为5.04 mg·（L·d）^-1,相较于无硫条件...     

氨基比林的臭氧降解和矿化效能分析

以氨基比林(pyramidon,PD)为代表性药物和个人护理品污染物,探讨了实验室条件下臭氧(O_3)氧化对PD的去除效果、动力学和降解机制,考察了反应条件包括温度、p H、阴离子和过氧化氢(H_2O_2)对PD降解过程的影响.结果表明,O_3氧化对PD的降解效果明显,降解过程符合拟一级反应动力学模型.降解动力学常数(k_obs)在反应温度为20℃时最高(1.756×10~(-2)s~(-1));H_2O_2的投加对于k_obs具有低促高抑的效果,在H_2O_2浓度为0.135 mmol·L-1时达到最优效果(k_obs,2.108×10~(-2)s~(-1)).p H的升高和阴离子HCO_3~-、SO_4~(2-)、Cl~-的投加会降低PD降解速率,而NO_3~-离子对PD的降解有明显地促进效果.对PD O_3降解过程的矿化效率和副产物分析可知,O_3氧化无法有效矿化PD,PD的O_3降解机理主要包括亲电加成和取代、吡唑环直链化、羟基化、脱苯基和脱甲基作用.     

栅藻LX1和雨生红球藻的胞外产物产生特性及其对藻细胞生长的影响

基于微藻在资源化大规模培养过程中,其胞外产物对藻细胞生长影响的不确定性,对比研究了两株高含油脂藻种,栅藻LX1（Scenedesmus sp.LX1）和雨生红球藻（Haematococcus pluvislis）的生长特征、胞外产物的产生特性,以及胞外产物对藻细胞生长的影响。研究结果表明,在相同培养条件下,栅藻LX1与雨生红球藻的内禀生长速率基本相当,分别为0.16和0.17 d-1。两株藻在不同生长期的胞外产物（以DOC值表征）产生速率不同,其中栅藻LX1胞外产物的对数期产生速率（1.4 mg·L-1·d-1）﹥稳定期后期产生速率（0.56 mg·L-1·d-1）﹥稳定期产生速率（0.48 mg·L-1·d-1）;雨生红球藻胞外产物的稳定期后期产生速率（2.3 mg·L-1·d-1）﹥稳定期产生速率（0.88 mg·L-1·d-1）﹥对数期产生速率（0.66 mg·L-1·d-1）。栅藻LX1胞外产物对其整个生长过程都有明显抑制;雨生红球藻胞外产物则在稳定期后期才对其生长产生明显抑制作用。     

重金属钝化剂对蔬菜-土壤系统Cd和Pb的钝化效果研究

农产品重金属污染问题日益受到人们的关注。采用土培盆栽试验方法,以还原铁粉、硫磺、氢氧化钙等为主要原料,按一定的质量比例(1:0:0,Fe_1;15:1:0,Fe_2;3:0:10,Fe_3;15:1:50,Fe_4)制备成几种含铁复合重金属钝化剂,研究了施用几种含铁重金属钝化剂对蔬菜(小白菜Brassica campestris L.ssp.和空心菜Ipomoea aquatica Forsk)产量、蔬菜重金属Cd和Pb含量及其土壤重金属Cd和Pb形态含量的影响规律。结果表明:在污染土壤常规施用化肥处理(污染土PS+化肥CF)的基础上,添施几种含铁的重金属钝化剂处理(即PS+CF+Fe_1、PS+CF+Fe_2、PS+CF+Fe_3和PS+CF+Fe_4)均可在一定程度上提高蔬菜的生物产量、降低蔬菜重金属Cd和Pb含量,并提高蔬菜收获后土壤p H值、减少土壤有效态Cd和有效态Pb的含量。其中,PS+CF+Fe_4处理效果最佳,与对照(PS+CF)处理相比,提高了蔬菜生物产量48.54%,降低蔬菜重金属Cd含量51.15%~71.31%、Pb含量10.63%~68.68%,提高土壤p H值42.03%、减少土壤中有效态Cd含量18.01%、Pb含量41.04%;通过对蔬菜收获后土壤重金属Cd、Pb组分进行X射线衍射分析可知,PS+CF+Fe_4处理后土壤Cd、Pb主要以Cd_3(PO_3)_2、Pb(PO_2)_2、Pb_3O_2SO_4、CdCa_2(PO_4)_2等几种难溶性化合物形态存在,这进一步验证了该复合重金属钝化剂的钝化效果。因此,该含铁重金属钝化剂(Fe_4)对Cd、Pb污染农田土壤具有较好的推广应用前景。     

Fe_2O_3-SiO_2对燃煤过程中石灰石固硫特性的影响

本文探讨了不同温度条件下,Ca/S摩尔比、添加剂Fe_2O_3或SiO_2以及不同比例Fe_2O_3和SiO_2的混合物对石灰石固硫能力的影响,实验结果表明,温度能够大幅度地影响Ca/S比与石灰石固硫能力的关系,添加剂Fe_2O_3或SiO_2单独存在于煤样及煤样与石灰石共混样中的作用不同且不明显,同时添加一定比例的Fe_2O_3和SiO_2时,其促进作用较大,固硫能力大大优于纯石灰石。     

茶渣负载纳米四氧化三铁复合材料制备及其对亚甲基蓝的吸附机理

采用化学沉淀法将Fe_3O_4纳米颗粒负载到茶渣(tea waste,TW)上,之后对TW-Fe_3O_4复合材料进行表征,并研究其对典型染料废水亚甲基蓝(MB)的去除效果及机理.结果表明,固液比为4.0 g·L~(-1),p H(6.92)未调整,接触时间为120 min,TW-Fe_3O_4对亚甲基蓝去除率可达98.70%.拟二级动力学模型可较好描述TW-Fe_3O_4吸附亚甲基蓝的过程.TW-Fe_3O_4复合材料对亚甲基蓝的去除可分为快吸附和慢吸附两个阶段.Langmuir、Temkin和Dubinin-Radushkevich模型均能较好拟合吸附过程.Langmuir拟合得到的最大饱和吸附量为84.47 mg·g~(-1).3次吸附-解吸循环实验之后,发现TW-Fe_3O_4对MB去除效果有限,表明结合较为稳定.TW-Fe_3O_4对MB的吸附机理涉及静电作用、离子交换、氢键作用、π-π堆积等.动力学、FTIR和XPS分析显示茶渣的表面官能团在吸附中能发挥重要作用.因此,TW-Fe_3O_4复合材料有作为染料污染废水修复剂的潜力,且能较为方便的从溶液中分离.     

不同氮磷比对铜绿微囊藻及附生假单胞菌磷代谢的影响

以铜绿微囊藻及其附生假单胞菌X菌株为研究对象,研究了不同氮磷比对铜绿微囊藻和假单胞菌之间磷代谢的影响.结果发现,无论有无附生菌存在,铜绿微囊藻在氮磷比为16：1时,生长情况最好,此时微囊藻能迅速有效地吸收水中的磷,而且附生菌的存在能促进藻的生长.而在氮磷比为4：1时,藻的生长情况最差,在实验后期,藻细胞死亡分解后把一些含磷化合物释放到了水中,附生菌的存在能够加速藻细胞的衰亡和藻体内磷的释放.     

磁性聚吡咯的合成及其快速去除水中硝酸盐

在四氧化三铁表面采用原位化学氧化合成了磁性聚吡咯(Ppy/Fe_3O_4)吸附剂,并用FTIR、XRD、TGA、XPS以及VSM等对材料进行表征.结果表明,聚吡咯成功包覆到Fe_3O_4表面,且具有超顺磁性.吸附实验结果表明,Ppy/Fe_3O_4对水中硝酸盐(NO_3~-)具有较好的吸附性能,在NO_3~-初始浓度为50 mg·L~(-1)条件下,当pH值为4.2时,温度为25℃下吸附剂对NO_3~-的吸附效果最佳,最佳吸附量为37.57 mg·g~(-1),阴离子的存在对NO_3~-吸附具有抑制作用.Ppy/Fe_3O_4对NO_3~-的吸附可以通过Langmuir模型很好地描述,吸附过程服从拟二级动力学,并且吸附速率随着NO_3~-初始浓度的增加而增加.磁性聚吡咯通过表面质子化氮与NO_3~-之间的静电作用而达到去除的目的.吸附饱和的吸附剂可以很好地进行磁性分离,并可以在0.01 mol·L~(-1)的NaCl溶液中进行脱附再生.     

从绿色巴夫藻超微结构观察硒对锌毒性的保护效应

利用透射电镜研究绿色巴夫藻硒对锌毒性的保护效应 .从细胞超微结构特性比较对照和两个实验组 ,实验组 1培养基加入 15mgL-1Zn (ZnSO4·7H2 O) ,实验组 2培养基中加入 15mgL-1Se (Na2 SeO3 ·5H2 O)和 15mgL-1Zn .实验结果表明 ,在该浓度下单独加Zn ,藻细胞的叶绿体结构严重受损 ,而加入Se后可以阻止这种效应的产生 .藻细胞受Zn的影响 ,在细胞质和叶绿体基质中产生不同体积的电子致密的颗粒体 ,相反用Zn和Se处理的藻细胞则在液泡包含体中出现电子致密的颗粒体 .因此假设 :当单独加Zn时 ,藻细胞以形成电子致密的颗粒体的特殊分子形式分隔Zn ;而当形成锌硒化合物时 ,这一过程被阻止 ,此时Zn无活性 ,因而可保护细胞抵抗Zn的毒性 .图 3表 1参 2 8     

微藻对无机汞和甲基汞的吸附和吸收特性

本文选取蛋白核小球藻和斜生栅藻两种微藻作为研究对象,将其接种于含有低浓度无机汞(0.1—2.0μg·L~(-1))和甲基汞(5.0—100 ng·L~(-1))的培养基中,考察两种藻的耐受性及微藻对无机汞及甲基汞的吸附和吸收特性.结果表明,在实验浓度范围内,0.1μg·L~(-1)的无机汞和5.0 ng·L~(-1)的甲基汞即可抑制蛋白核小球藻和斜生栅藻的生长,抑制作用随汞浓度的升高而增强.超过60%的无机汞和70%的甲基汞在24 h内通过吸附和吸收快速转移到了微藻,只有少量汞化合物残留于培养基中,168 h后,两种藻对无机汞和甲基汞的最高去除率分别为99.75%和99.82%.单个微藻细胞对于无机汞和甲基汞的吸附和吸收均在24 h达到最大值,随培养时间的延长,细胞增殖产生的稀释效应导致单细胞吸附量和吸收量逐渐降低.实验中观察到了无机汞和甲基汞在微藻细胞表面吸附及内部吸收的转换.