稀酸预处理铜藻制备生物乙醇工艺

选取暖温带海洋生态环境生物修复的首选物种——铜藻(Sargassum horneri)为原料进行生物乙醇的制备,以稀硫酸水解后的还原糖收率为响应值,考察水解温度、液固比、水解时间和w(H₂SO₄)等参数对水解效率的影响. 为优化稀酸水解铜藻预处理的工艺条件,在单因素试验的基础上,利用Box-Benhnken中心组合设计法和响应面分析法,建立稀酸预处理工艺参数的回归模型,并与酶水解及发酵相结合验证了铜藻稀酸预处理效果. 结果表明:①稀酸水解铜藻的最优工艺参数. 水解温度为120 ℃,液固比为20∶1,水解时间为2.00 h,w(H₂SO₄)为4.50%. ②稀酸水解铜藻过程中各影响因素之间存在交互作用,水解时间和w(H₂SO₄)的非线性作用显著. ③对经最佳稀酸预处理工艺处理后的铜藻粉进行酶水解,其还原糖收率为44.05%,是未预处理下的8.14倍,并且后续进行发酵后,乙醇产率达7.80%,是未预处理下的2.00倍. 表明铜藻是一种潜在的生物乙醇原料,稀酸预处理方法对铜藻生物乙醇的制备行之有效.      

酸胁迫对铜藻早期生长阶段的影响

为探究低pH胁迫对大型藻类早期生长的影响,以铜藻 Sargassum horneri 为研究对象,设置pH=3.5、4.5、5.5、6.5处理组和自然海水对照组,以不同处理时间分别对铜藻孢子和幼体进行胁迫实验。孢子实验中,于铜藻孢子附着前、后对其进行15、30、60、120 min的酸胁迫,以附着率和脱落率表征低pH对孢子附着的影响;幼体实验中,持续将铜藻幼体暴露于酸性条件下,以脱落死亡率表征pH对幼体的致死效应。结果显示,在短时间酸胁迫下,酸度对铜藻孢子附着的影响显著,附着率随pH值的下降而降低;胁迫时间对孢子的附着影响显著,附着率随胁迫时间的延长而降低,pH值与胁迫时间无交互作用;而当孢子已充分附着后,短期酸胁迫并没有显著影响孢子体的存活。在长时间酸胁迫下,与对照组相比,所有处理组铜藻幼体的存活率均显著降低。研究表明,低pH会对铜藻孢子、幼体的存活生长产生不利影响,并且这种影响在铜藻早期发育的不同阶段有所不同。     

铜藻基载铁活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附特性研究

以一种大型海藻——铜藻为原料,Fe Cl3·6H2O为活化剂,采用超声浸渍-原位合成法制备了铜藻基载铁活性炭(Fe/SAC),并以活性炭得率和亚甲基蓝吸附值为指标,通过正交法考察了活化温度、活化时间和浸渍比的影响.同时,采用X射线衍射、扫描电镜和比表面积分析仪对最优结果进行表征,并考察了Fe/SAC吸附亚甲基蓝的热力学与动力学特性.结果表明,Fe/SAC的最优制备工艺条件为活化温度600℃、活化时间1 h、浸渍比1∶1,此时的活性炭得率为39.5%,亚甲基蓝吸附值为255.67 mg·g~(-1);最优工艺条件下制得的Fe/SAC比表面积为558.31 m2·g~(-1),其负载的铁组分主要为Fe3O4和Fe O;亚甲基蓝在Fe/SAC上的吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型能够很好地描述吸附平衡过程,该吸附是熵增加的自发吸热(ΔS0、ΔG0、ΔH0)过程,升温有利于吸附.     

鼠尾藻对养殖水体净化的围隔试验

通过围隔实验研究鼠尾藻对N、P的吸收速率。在秋冬季围隔实验中,围隔体积为1 040 L,藻体密度分为低、中、高三个密度组。鼠尾藻对P的平均吸收速率:低密度组为0.19μmol/[g(dw)·d],中密度组为0.15μmol/[g(dw)·d],高密度组为0.09μmol/[g(dw)·d];对N的平均吸收速率:低密度组为3.65μmol/[g(dw)·d],中密度组为2.50μmol/[g(dw)·d],高密度组为1.47μmol/[g(dw)·d];在春夏季围隔实验中,鼠尾藻对P的平均吸收速率:低密度组为0.64μmol/[g(dw)·d],高密度组为0.45μmol/[g(dw)·d];对N的平均吸收速率:低密度组为2.70μmol/[g(dw)·d],高密度组为1.88μmol/[g(dw)·d]。结果表明,在相同密度条件下,鼠尾藻春夏季对P的吸收速率是秋冬季的4倍;对N的吸收速率,春夏季比秋冬季略高。     

铜藻基生物炭的水热制备及性能表征

以浙江优势大型海藻之一的铜藻为原料,采用水热炭化法制备了生物炭.同时,通过正交法,以碳回收率和得率为指标,考察了反应时间、反应温度及铜藻与去离子水质量比等因素的影响,确定制备水热炭的最佳工艺条件.结果表明,制备铜藻基水热炭的最佳工艺条件为:反应时间2 h,反应温度180℃,铜藻与去离子水质量比1/4,在此条件下,水热炭的碳回收率为65.0%,得率为51.4%.元素分析、BET、接触角测定和傅里叶红外表征结果表明,铜藻基水热炭比表面积为26.6 m2·g-1,pH值为4.8,具有较高的O/C和较低的C/N,与干法裂解炭相比,其亲水性更强,且表面具有更为丰富的含氧、含氮官能团,灰分含量更低,得率和碳回收率分别提高了53.4%和33.5%.     

鼠尾藻提取物对亚历山大藻的化感效应

研究不同浓度的鼠尾藻组织蒸馏水及4种不同极性有机溶剂(甲醇、丙酮、乙醚、氯仿)提取物对亚历山大藻的生长抑制作用.结果表明:鼠尾藻组织甲醇提取物对亚历山大藻的生长抑制活性最强,大于3×10-8 mg kg-1浓度作用下亚历山大藻在1 d内完全死亡;鼠尾藻组织蒸馏水抽提物与对照组相比在各个浓度时均能显著抑制亚历山大藻的生长,但即使在最高浓度1.6×10-6mg kg-1下亦对其无致死效应;其他3种有机溶剂提取物对亚历山大藻的生长无明显影响.表明鼠尾藻组织中含有的对亚历山大藻具有抑制作用的活性物质具有较高的极性.对鼠尾藻甲醇提取物进行液液萃取,将其分离为石油醚相、乙酸乙酯相、正丁醇相和蒸馏水相,并对亚历山大藻进行生物活性检测.结果发现,石油醚相和乙酸乙酯相具有较强的杀藻活性,表明脂肪酸可能是鼠尾藻组织内抑制亚历山大藻生长的克生物质的重要组成成分之一.图3参36     

玉足海参和半叶马尾藻净化网箱养殖沉积物的初步研究

初步探讨了综合利用玉足海参(Holothuria Leucospilota)和半叶马尾藻(Sargassum hemiphyllum)的生态互补性净化网箱养殖沉积物中的氮、磷污染物的研究。结果表明:玉足海参的活动能增加海水中NH4-N、NO2-N、NO3-N、PO4-N、TN(总氮)、TP(总磷)和叶绿素a(Chl-a)的浓度;半叶马尾藻的生长活动能显著降低水体中的NH4-N、NO2-N、NO3-N和PO4-P的浓度,并抑制海水中浮游微藻和沉积物表面微型藻类的生长繁殖。综合利用前者的释放作用和后者的吸收作用可以使网箱养殖沉积物中TN和TP的浓度有略微的降低,并有利于维持小水体环境的pH值的稳定。     

高比表面积铜藻基活性炭的制备及工艺优化

以铜藻为原料,在对其进行元素含量、生化组成分析的基础上,分别采用ZnCl2活化法和H3PO4活化法制备活性炭,并以活性炭得率、碘吸附值、焦糖脱色率为指标,采用正交法考察了升温速率、活化温度、浸渍比(活化剂/铜藻质量比)等因素的影响,得到最佳工艺条件.同时,采用扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmet-Tller(BET)比表面积等方法分析活性炭特征.结果表明,铜藻原料粒度对制得的活性炭性能影响显著,106～180μm的颗粒较为适合.ZnCl2活化法制得的活性炭吸附性能明显优于H3PO4活化法;ZnCl2活化法的最佳工艺条件为:升温速率10℃.min-1、活化温度600℃、活化时间2h、浸渍比4,在保证活性炭得率超过30%的基础上,制备的活性炭比表面积为2314.58m2.g-1,碘吸附值为835.3mg.g-1,焦糖脱色率为110%,性能明显优于其他大型海藻原料所制备的活性炭,是陆地传统活性炭原料的有效补充.     

Macroalgal Introductions by Hull Fouling on Recreational Vessels: Seaweeds and Sailors

Macroalgal invasions in coastal areas have been a growing concern during the past decade. The present study aimed to assess the role of hull fouling on recreational yachts as a vector for macroalgal introductions. Questionnaire and hull surveys were carried out in marinas in France and Spain. The questionnaires revealed that the majority of yacht owners are aware of seaweed introductions, usually undertake short range journeys, dry dock their boat at least once a year, and use antifouling paints. The hull survey showed that many in-service yachts were completely free of macroalgae. When present, fouling assemblages consisted mainly of one to two macroalgal species. The most commonly found species was the tolerant green seaweed Ulva flexuosa. Most of the other species found are also cosmopolitan and opportunistic. A few nonnative and potentially invasive Ceramiales (Rhodophyta) were found occasionally on in-service yachts. On the basis of the information gathered during interviews of yacht owners in the surveyed area, these occurrences are likely to be uncommon. However they can pose a significant risk of primary or secondary introductions of alien macroalgal species, especially in the light of the increase in yachting activities. With large numbers of recreational yachts and relatively rare occurrences of nonnative species on hulls, comprehensive screening programs do not seem justified or practical. The risks of transferring nonnative species may, however, be minimized by encouraging the behaviors that prevent fouling on hulls and by taking action against neglected boats before they can act as vectors.     

Pattern of distribution of selected trace elements in the marine brown alga,Sargassum filipendula Ag. from Sri Lanka

Baseline concentrations together with biological variations of 29 trace elements (Ag, As, Au, Ba, Br, Cd, Ce, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, I, Mn, Mo, Ni, Pb, Rb, Sb, Sc, Se, Sm, Sr, Tb, Th, Yb, Zn and Zr) were investigated in the brown alga, Sargassum filipendula collected from the western coast of Sri Lanka. Several elements (Co, Cr, Fe, Hf, Ni, Sc, Se, Th, Zr and the rare earth elements) were found to be enriched in S. filipendula compared to NIES No. 9 Sargasso reference material. Concentration of strontium in S. filipendula was highest at all sites. Chemical abundance of the rare earth elements decreased approximately linearly with increasing atomic numbers. The pattern of elemental distribution appears to be due to the fact that S. filipendula seems capable of concentrating high levels of trace elements under conditions of their very low availability in sea water. Concentration factors for elements in S. filipendula lie in a higher range compared with those reported in the literaure for brown algae.