表面活性剂辅助离子液体预处理稻秆的酶解动力学与结构变化分析

以稻秆为原料进行酶解研究,考察了纤维素酶和β-葡萄糖苷酶单独作用及协同作用对稻秆酶解还原糖产量的影响,以确定最佳酶体系,并研究在最佳酶体系中不同种类表面活性剂辅助离子液体对稻秆酶解的影响和动力学特征,最后通过稻秆成分分析、FTIR、XRD、SEM对预处理前后的稻秆结构、结晶性进行了分析比较.结果表明,纤维素酶与β-葡萄糖苷酶具有协同作用,而且在最佳酶体系中,与未处理稻秆及单独离子液体预处理相比,不同种类表面活性剂辅助离子液体预处理的稻秆在酶水解48 h时纤维转化率分别增加40%~85%、10%~31%,并且预处理对反应速率的提高有促进作用.     

响应面法优化胡敏素对Cu2+的吸附及机理研究

采用Box-Behnken响应面优化实验设计对胡敏素吸附去除水中Cu~(2+)的过程进行了优化,设定吸附时间、吸附剂用量、pH、温度和Cu~(2+)初始浓度为5个影响因素,Cu~(2+)吸附率为响应值,建立了吸附率与上述因素之间的二次多项式模型,确定最佳吸附条件,对吸附过程的等温模型及吸附机理进行了研究.响应面分析表明,吸附剂用量、pH和Cu~(2+)初始浓度是显著因素.胡敏素对Cu~(2+)吸附的最佳条件为:吸附时间110 min、吸附剂用量2.4 g·L~(-1)、pH=5.4、温度25.0℃、Cu~(2+)初始浓度208 mg·L~(-1).在该条件下,测得胡敏素对Cu~(2+)的吸附率可达到80.78%,吸附符合Langmuir等温线方程.胡敏素表面疏松多孔,有利于其通过物理吸附方式吸附Cu~(2+),同时,胡敏素表面的羟基、羧基和羰基等活性基团可以与Cu~(2+)发生配位络合作用,Na+、Ca~(2+)、Mg~(2+)等与Cu~(2+)发生离子交换作用,从而发生化学吸附.研究结果表明,胡敏素作为一种绿色、高效、廉价的吸附剂,可应用于Cu~(2+)污染废水的治理.     

锌铜胁迫对Bacillus vallismortis EPS组分变化特征及其吸附性能的影响

近年来,微生物胞外聚合物(EPS)在吸附重金属方面的潜能引起了人们的广泛关注,但关于重金属对微生物及其EPS特性的影响鲜有报道.Bacillus vallismortis对锌铜矿捕收剂苯胺黑药具有良好的降解能力.为了解重金属对菌株的胁迫影响,探讨二者之间的相互作用,研究了Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)胁迫对菌株EPS产量、组分变化特征及其吸附性能的影响.结果表明,在Zn(Ⅱ)胁迫下,菌株培养至稳定期产生的EPS最多,当Zn(Ⅱ)为12 mg·L~(-1)时EPS产量翻倍,达到100.84 mg·g~(-1)(以VSS计),Zn(Ⅱ)能刺激菌株产生更多富含—COOH和—OH的胞外多糖;菌株在Cu(Ⅱ)胁迫下需培养至对数期产生的EPS最多,在Cu(Ⅱ)为6 mg·L~(-1)情况下EPS产量最高为60.65 mg·g-1(以VSS计),Cu(Ⅱ)的胁迫作用提高了菌株EPS中富含N—H和C—N的蛋白质含量;吸附实验结果表明,2种金属能通过胁迫菌株产生特异性EPS,为金属离子提供大量适用性结合点位,显著提高对重金属的去除能力.研究结果对应用生物法处理同时含有重金属和有机物的复合型选矿废水具有一定的指导意义.     

利用固定化技术与添加表面活性剂增强双酚A降解率的研究

以SiO_2为载体,戊二醛为交联剂,用以固定游离态漆酶降解双酚A(Bisphenol A,BPA).同时,对比了游离态漆酶与固定化漆酶在不同pH值与温度下的最佳酶活与酶稳定性,再通过添加表面活性剂来增加酶活及BPA去除效果.结果表明,与游离态漆酶相比,固定化漆酶对不同酸碱的适应性与耐热性均有所提高,在pH为2~8时,固定化漆酶的活性均高于游离态漆酶,且最佳活性温度也从游离态漆酶的40℃提高至50℃.在BPA降解率方面,固定化漆酶的降解率皆高于游离态漆酶,反应6 h后,对100 mg·L~(-1)BPA的去除率可分别达到92%与85%.通过添加非离子型表面活性剂Triton X-100,反应4 h后固定化漆酶可完全降解BPA,相对活性为67%;游离态漆酶于6 h将BPA降解完全,相对活性为32%.实验证实Triton X-100可作为酶活诱导剂用以提高漆酶活性及BPA的降解率,降低了处理成本且具有一定的应用前景.     

微生物燃料电池恒电流预培养阳极生物膜分析表征

阳极性能是影响微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)性能的关键因素之一,同时阳极的接种挂膜过程是影响微生物燃料电池启动效率的关键因素.因此,本课题组提出了预培养阳极作为微生物燃料电池的一种新型阳极的概念,在三电极体系下,通过外加恒定电流预培养阳极,在不同条件下对阳极表面进行电化学选择和生物膜驯化以丰富生物膜结构和厚度.结果表明,阳极的性能与预培养电流大小密切相关,预培养阳极CF-4i(外加4 A·m-2电流密度)通过循环伏安法、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱测试,性能好于其他测试组及对照组,装配阳极CF-4i的微生物燃料电池能实现最大功率密度968.20 m W·m-2,是对照组的2.53倍.同时,通过共聚焦显微镜观察发现,生物膜大体分两层,外层的活细胞及内层的死细胞,外层活细胞长在内层死细胞之上.这种结构分布表明,阳极生物膜中的活细胞部分绝大多数都分布于生物膜的外侧,而不是均布于整个阳极生物膜中;同时这也表明不是整个阳极生物膜都具有新陈代谢活性,但死亡的细胞可以继续积累在电极表面附近,活的外层膜负责电流的产生,而内层的死细胞作为一种导电基质.     

组合工艺处理填埋场渗滤液中溶解性有机污染物的去除特性

以采用"SBR+混凝+Fenton氧化+BAF"组合工艺处理的晚期垃圾渗滤液各级出水为研究对象,考察了HA、FA和HyI等溶解性有机物(DOM s)在各个工艺处理过程中的变化。结果表明,组合工艺COD和NH3-N去除率分别达到98.4%和99.3%;对DOM s的去除率为98.3%,其中胡敏酸(HA)、富里酸(FA)和亲水性有机物(HyI)的去除率分别为98.3%、99.5%和95.7%。各处理工艺中SBR和混凝工艺对HA和HyI的去除贡献较大,Fenton氧化工艺对FA去除率较高。Fenton氧化和BAF联用,可以有效去除难降解的溶解性有机污染物,使出水达到《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-2008)排放标准。     

离子色谱法测废印刷电路板真空热解气相污染物中HBr、NO2和SO2

在淋洗液中加入H2O2和三乙醇胺配制成吸收液,通过离子色谱法同时测定废印刷电路板真空热解气相产物中HBr、NO_2和SO_2的含量,方法简单、快速、准确。当用50 m L吸收液、采样体积为30 L时,3种污染物的检出限分别为0.000 005 7、0.000 003 4、0.000 002 9 mg/L。该方法加标回收率为95.7%~104.8%,完全能满足废印刷电路板真空热解气相污染物中HBr、NO_2和SO_2的同时测定要求。利用该方法和行标方法同时测定环境空气中的HBr、NO_2和SO_2,再利用Excel分析工具对测定数据进行F检验和t检验,检验结果表明2种测定方法无显著差异。     

CuO（-CeO2）/SBA-15对萘氧化的催化活性及CO2选择性研究

通过浸渍法制备CuO/SBA-15和CuO-CeO2/SBA-15两种介孔材料催化剂,采用BET、XRD、TPR和XPS等对催化剂进行表征,重点考察催化剂对萘氧化反应的催化活性及对产物CO2的选择性。BET、XRD和XPS等实验结果表明CuO高度分散于介孔分子筛SBA-15中,CeO2可促进CuO在载体上的分散,同时能降低催化剂的TPR还原温度。活性测试结果表明CuO/SBA-15对萘氧化反应的催化活性较高,但是催化氧化的CO2选择性较低,温度在380℃时CO2的生成率仅为60%左右;CeO2的添加不仅提高了CO2的生成率,15%CuO-15%CeO2/SBA-15在325℃使CO2生成率达到99%,而且CeO2增强了催化剂的稳定性。     

壳聚糖改性粘土对高藻水中藻类的絮凝去除

对壳聚糖改性粘土用于天然高藻水中藻类的絮凝去除进行了研究。实验表明,经壳聚糖改性后的粘土对高藻水中藻细胞有较好的去除效果。粘土的种类对除藻效果有一定影响,其中以高粘凹凸棒石为最佳,其最佳投加量为66mg/L(壳聚糖6 mg/L),此时的叶绿素去除率达到95.45%。相比单独投加壳聚糖,粘土的加入增加了絮体密实度,减少了絮体体积,并使絮体分布更均匀。粘土的粒径对絮凝效果基本没有影响,粒径范围在25～74μm时,改性粘土对藻细胞的凝聚效果是一致的。经壳聚糖改性的粘土在酸性条件下絮凝效果较好,当pH值大于7时,其絮凝能力迅速下降。     

ACF电极电解处理含NaCl结晶紫染料废水的研究

以吸附结晶紫达到饱和的活性炭纤维为阳极,在NaCl介质中对初始浓度为100 mg/L的结晶紫染料废水进行了电解脱色处理。实验考察了NaCl浓度、pH值和电流密度等对溶液脱色率的影响,测定了电解时溶液中生成的游离氯浓度及不同电解时间后溶液的紫外-可见吸收光谱曲线,并对不同电解时间后溶液的归一化吸光度比值进行了计算。结果发现,溶液中所产生的游离氯的浓度随电解时间的增加快速上升,20 min时就几乎达到了最大值;在活性氯的作用下,结晶紫分子中的大π共轭体系被破坏,溶液迅速脱色;电解液中所含的NaCl浓度、电解液的pH值和电流密度等都对脱色率有影响;在一定实验条件下,初始浓度为100 mg/L的结晶紫染料废水在电解60 min后脱色率可高达99.3%。