电极构型对空气阴极生物燃料电池发电性能的影响

在空气阴极生物燃料电池(ACMFC)中,从阴极扩散进入阳极的氧气能够被兼性微生物作为电子受体还原,进而导致电子损失严重.本研究利用葡萄糖作底物,对2种不同电极构型的空气阴极生物燃料电池ACMFC1和ACMFC2的功率输出和电子回收进行了比较研究.结果表明,ACMFC1的内阻为302.14Ω,阳极电位为-323mV,最大功率密度为3 070 mW/m³;ACMFC2的内阻为107.79Ω,阳极电位为-442mV,最大功率密度达到9 800 mW/m³.在间歇条件下,ACMFC2可以连续运行220h,电子回收率为30.1%;而ACMFC1只能运行不到50h,电子回收率为9.78%.因此,合理的设计空气阴极生物燃料电池电极构型可以减小内阻,增大电池电动势进而增大功率输出,提高电子回收率.     

镉对鸡垂体Fas和caspase-3 mRNA表达的影响

探讨氯化镉(CdCl2)诱导鸡脑垂体细胞凋亡的发生情况及对凋亡相关基因Fas和caspase-3表达的影响.选择健康50日龄海兰白蛋鸡90只,分为3组,每组30只,以CdCl2含量为0、140、210 mg·kg -1的拌料饲喂,分别于染毒20d、40d和60d时取垂体,用原位末端标记(Tunel)和RT-PCR方法检测细胞凋亡和基因表达情况.实验结果表明,CdCl2作用后可致鸡腺垂体细胞呈现明显的凋亡征象,并可诱导垂体细胞Fas和caspase-3 mRNA表达的增加;在整个试验期的各个时间点2个剂量组的凋亡率和基因表达量与对照组相比差异显著(p<0.01),且随着染镉时间的延长,低剂量组的凋亡率以及Fas、caspase-3 mRNA表达增加较明显.这表明,一定剂量的CdCl2可诱导鸡垂体细胞凋亡,在此过程中Fas和caspase-3 mRNA表达呈现出与凋亡较为一致的趋势.     

聚氨酯泡沫固定化产碱杆菌细胞生物转化氰化物

利用1株产碱杆菌DN25作为降氰菌株,以聚氨酯泡沫为载体进行固定化,研究其转化特性.结果表明,采用吸附生长法能有效实现菌株DN25的固定,固定细胞量可达到每g泡沫载体生物量干重0.35g.固定化细胞的最适转化温度和pH为35℃、8.0.对于低浓度氰化物,固定化细胞和游离细胞的转化速率相当;对于高浓度氰化物,固定化细胞具有明显优势,不仅可耐受更高浓度的氰化物转化,其转化速率也高于游离细胞,最大转化速率为507mg/(L·h),是游离细胞的2.8倍.通过初步的摇瓶模拟序列批式反应,固定化细胞活性可保持20d.     

镉引起蚕豆(Vicia faba)叶片DNA损伤和细胞凋亡研究

以蚕豆为研究对象,采用碱性、半碱性和中性彗星实验方法研究Cd对植物DNA的损伤,同时还采用DAPI染色法从细胞形态学入手研究Cd诱导的蚕豆叶片的细胞凋亡.用3种彗星实验研究Cd处理蚕豆叶片DNA损伤,结果表明Cd能够引起蚕豆叶片DNA损伤,但是不同Cd浓度引起DNA损伤的种类不同:5mg·L^-1Cd处理主要引起单链DNA损伤和碱性不稳定位点的形成;10mg·L^-1Cd处理时开始检测到DNA双链断裂;20mg·L^-1Cd处理下,各种类型的DNA损伤均明显增加,且DNA双链断裂尤其明显.DAPI染色法通过细胞形态学变化来检测蚕豆叶片细胞凋亡的结果表明,蚕豆叶片细胞在Cd处理下发生凋亡的过程与DNA损伤过程有很大的相关性.结果表明,Cd是一种基因毒性物质,同时证明Cd引起的DNA损伤是引起细胞发生凋亡的机制之一.     

栅藻对金属离子的异质敏感性与其细胞周期的关系

研究同一种群中不同状态的藻细胞对毒物的应答对理解生物体敏感性以及毒物的致毒机理十分重要.应用流式细胞技术研究了栅藻对重金属元素(Cd²⁺和Ni²⁺)的敏感性.将同一种群的栅藻细胞按其体积大小(FSC参数)分为不同组分,在暴露于毒物后分析不同组分细胞的酯酶活性.结果显示随着细胞体积的增加,其对2种金属离子的抗性逐渐增强.在分析各组分细胞的DNA量时发现栅藻的细胞大小与其所处的细胞周期具有一定关系:随着体积的增大,栅藻细胞逐渐从G₁期进入G₂/M期,其中,G₂/M期的藻细胞对金属离子具有较强的抗性.进一步表明处于不同的细胞周期可能是决定同一种群中栅藻细胞对金属离子具有不同敏感性的重要原因.     

恶臭假单胞菌Pseudomonas putida 5-x细胞壁膜系统的Cu2+吸附性能

对1株从电镀废水中分离出的革兰氏阴性菌恶臭假单胞菌P.putida 5-x的细胞表面组分对Cu²⁺的吸附性能进行了分析研究.结果表明,分离的P.putida 5-x细胞壁膜的Cu²⁺吸附容量是完整细胞的5倍之多.细胞表面组分如肽聚糖层、细胞外膜和细胞内膜在P.putida 5-x细胞壁膜的Cu²⁺吸附过程中都发挥了作用.肽聚糖层、细胞外膜和内膜在P.putida 5-x细胞壁膜中的含量依次为细胞内膜>外膜>肽聚糖层,而它们的Cu²⁺吸附容量的大小依次为肽聚糖层>外膜>内膜.在P.putida 5-x细胞壁膜对Cu²⁺的吸附过程中,肽聚糖层贡献了不到15%的吸附容量,而细胞外膜和内膜分别贡献了30%～35%和25%～30%.P.putida 5-x细胞外膜中的磷脂含量明显比其它报道的革兰氏阴性细菌的细胞外膜高,这可能是P.putida 5-x细胞外膜具有较高Cu²⁺吸附容量的主要原因,并由此导致P.putida 5-x细胞壁膜的高Cu2+吸附容量.     

新型单室无质子膜微生物燃料电池性能研究

采用不锈钢金属丝阳极构建了管状单室无质子交换膜空气阴极微生物燃料电池(MFC),并以葡萄糖为唯一电子供体,研究MFC的性能.在室温下,初始ρ(CODCr)为496 mg/L,外接电阻为1 000 Ω时,该MFC可以连续产电,最高电压达235.11 mV,开路电压为461.00 mV,内电阻约2 820 Ω.实验条件下测得该MFC的最大功率密度为137.1 mW/m2,库仑效率为32.4%.采用该MFC进行了啤酒酿造废水处理对比实验,在进水ρ(CODCr)为15 900 mg/L,停留时间为96 h下,MFC对废水CODCr的去除率达40%～55%,比厌氧生物处理效率高5%～10%.表明MFC技术可以在获得电能的同时,强化有机废水的生物处理过程.     

不同酶强化污泥为燃料微生物燃料电池特性对比分析

采用单室无膜悬浮阴极微生物燃料电池(MFC),对比分析了蛋白酶和淀粉酶强化剩余污泥为燃料的MFC(ESMFC)产电特性、酶特性和污泥减量化效果。研究表明,投加蛋白酶的ESMFC最大功率密度比对照组增加106.2%,投加淀粉酶时ESMFC最大功率密度比对照组增加48%。蛋白酶作用主要体现在投加后的前12小时,而淀粉酶作用时间则较长,为投加后的前144小时,但在运行前期,由于高温作用,导致系统内的酶活性较强,投加的淀粉酶作用则不明显。投加蛋白酶的系统内TCOD、TSS和VSS去除率分别为82%、65%和85%,而投加淀粉酶的系统内TCOD、TSS和VSS去除率分别达到86%、67%和88%。此研究对于ESMFC中外加酶的选择具有一定意义。     

Improving photostability and efficiency of polymeric luminescent solar concentrators by PMMA/MgO nanohybrid coatings

MgO nanocrystals were synthesized and doped with different concentrations in poly(methylmethacrylate) (PMMA) to prepare hybrid organic-inorganic coatings based on polymer nanohybrid thin films. The nanoparticles were found to be spherical with 62 nm diameter as determined by X-ray diffraction (XRD) and atomic force microscope (AFM). The coatings were characterized by spectroscopic tools such as optical absorption, transmission and fluorescence spectroscopy. The prepared nanohybrid films were spin-coated on cost-effective luminescent PMMA substrates doped with highly efficient luminescent dyes luminescent solar concentrators (LSCs). The outdoor photostability tests demonstrated enhanced protection against UVA radiation for coated LSCs compared to bare LSC substrates. The current–voltage characteristics of commercially produced LSC prototypes showed that the poor UV response of monocrystalline silicon solar cell can be improved by for LSCs coated by PMMA/MgO nanohybrid films which act as luminescent down shifting layer (LDSL).     

生物阴极式碳纸隔膜微生物燃料电池的反硝化和产电性能

为了探讨生物阴极式廉价隔膜微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)的基本性能,首先以生物反硝化作用为基础构建了生物阴极MFC,并进一步以涂布聚四氟乙烯(PTFE)的廉价碳纸代替昂贵的质子交换膜(PEM)构建碳纸隔膜生物阴极式MFC。研究结果显示,对于生物阴极式MFC,阴极室中最适宜反硝化细菌生长的NO-3-N浓度为99.2 mg/L,此时输出电压最高可达0.11 V,1 h内NO-3-N的去除率达到80.0%,COD去除率为62.8%;以涂PTFE的碳纸代替PEM的生物阴极式MFC与有PEM的MFC最高输出电压基本一致(均达到0.22 V,外阻500Ω),但碳纸隔膜MFC的产电更稳定。结果验证了廉价隔膜生物阴极式MFC的可行性,并为其应用于污水脱氮奠定基础。