酿酒酵母吸附Zn2+、Pb(2+)、Ag+、Cu2+的动力学特性研究

利用静态摇瓶实验方法,研究了工业废弃酿酒酵母无缓冲溶液体系吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学特性.结果表明,酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 的动力学过程可以用准二级动力学方程进行描述.金属离子初始浓度在0.08～3.0 mmol·L-1范围内,Langmuir方程可以较好地描述Zn、Pb、Ag的等温吸附行为,Zn、Pb、Ag的理论饱和吸附量分别为0.522 mmol·g-1(34.11 mg·g-1)、0.577 mmol·g-1(119.50mg·g-1)和0.329 mmol·g-1(35.50 mg·g-1).以mol为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Zn＞Ag;以mg为基础的金属离子吸附量顺序是:Pb＞Ag＞Zn.Freundlich方程对整个浓度范围内的平衡数据拟合效果较差,但是它可以较好地描述低浓度Zn2 (初始浓度0.08～0.5mmol·L-1)、低浓度Pb2 (0.08～1.0 mmol·L-1)以及高浓度Ag (1.5～3.0 mmol·L-1)的等温吸附行为.酵母吸附Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 过程中,溶液pH值有不同程度的增加,增加幅度大小顺序是Zn＞Pb＞Ag＞Cu,这间接反映出Zn2 、Pb2 、Ag 、Cu2 与水溶液中H 的竞争力逐步减弱.吸附过程中酵母释放大量的K ,其次是Mg2 ,而Ca2 、Na 的释放量较低,数量级一般可分别达到几百μmol·g-1 、几十μmol·g-1、几到几十μmol·g-1、十几μmol·g-1.     

磁性竹基炭对Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附机理研究

采用微波辐照技术,以枯竹子为碳源制备了磁性竹基炭(BBMC),并将其用于对重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的吸附去除.同时,分析了吸附时间、pH值、离子强度及初始金属离子浓度等条件对吸附的影响,讨论了BBMC对3种金属离子的吸附特性与吸附机理.结果表明,金属离子在BBMC上的吸附符合Langmuir等温模式和准二级动力学吸附方程;吸附的机理可归结为金属阳离子与BBMC上的H+之间的离子交换作用,且吸附能力可能与金属离子半径有关,呈现出Pb2+Cd2+Cu2+的趋势,重金属离子Pb2+、Cd2+与Cu2+的最大平衡吸附量分别为16.2、14.0和9.5 mg·g-1.     

多微孔苄基化木粉对Cu2+和Pb2+的吸附研究

以中国杉木粉为研究对象,经苄基化改性和水热处理制得多微孔苄基化木粉.同时,以多微孔苄基化木粉为吸附材料,研究了苄基化木粉的增重率、溶液的p H值、接触时间、离子初始浓度和吸附温度等因素对Cu2+和Pb2+吸附效果的影响,并采用红外光谱、扫描电镜、核磁共振等分析手段对木粉改性与水热处理前后的材料进行了结构表征.结果表明:木粉经苄基化改性及水热处理后所制得的多微孔苄基化木粉对Cu2+和Pb2+的吸附百分率比原木粉分别提高57%和209%,木粉的苄基化程度、溶液的p H值、接触时间、离子初始浓度和温度是影响Cu2+和Pb2+吸附百分率的重要因素.当溶液的p H值为5.5,Cu2+和Pb2+的浓度为30 mg·L-1,吸附温度为40℃,吸附时间为60 min,多微孔苄基化木粉质量为溶液质量的2.0%时,Cu2+去除率达94.4%,Pb2+去除率达88.7%.     

海藻酸钠包埋活性炭与细菌的条件优化及其对Pb~(2+)的吸附特征研究

利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1,通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的最佳配比,并研究了这种新型的固定化小球对Pb2+的吸附特征.结果表明,固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%.固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb2+初始浓度300mg·L-1,活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb2+初始浓度适应范围扩大.吸附平衡曲线表明,对Pb2+的吸附在30min内是一个快速的过程,在2h时基本趋于平衡,且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,其吸附过程主要为单分子层吸附,最大单分子层吸附量为370.37mg·g-1.解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用.     

生物炭固定化解有机磷菌对Pb2+的吸附行为研究

分别在300、500和700℃将核桃青皮粉末限氧热解制备生物炭，以生物炭为载体固定化解有机磷菌(organic phosphorus-degrading bacteria, OPDB).通过对比不同热解温度生物炭固定化OPDB吸附Pb²⁺的效果，优选出吸附效果最佳的固定化OPDB菌剂.利用傅里叶变换红外光谱分析、扫描电子显微镜、比表面积测试法对其进行表征分析，并探讨了生物炭添加量、溶液pH和吸附温度对吸附行为的影响，结合吸附动力学与等温吸附模型探究生物炭固定化OPDB对Pb²⁺的吸附过程及机理.结果表明，500℃限氧热解核桃青皮生物炭固定化OPDB菌剂对Pb²⁺的吸附效果最佳，最适吸附条件为：温度30℃，pH为6～7，生物炭添加量为0.1 g·100 mL-1.吸附过程较符合拟一级动力学模型，且吸附30min基本达到平衡，符合Langmuir模型，属于单分子层吸附.     

生物炭固定化硫酸盐还原菌对Cd2+吸附及作用机制分析

分别在300、500、700℃下限氧热解稻草、小麦和玉米秸秆制备生物炭,并以制备的生物炭为载体固定化硫酸盐还原菌(SRB),对比不同类型生物炭固定化SRB对Cd²⁺的吸附效果,筛选出吸附效果最佳的固定化SRB菌剂,并采用SEM、FTIR和BET对其进行表征分析;同时,研究溶液pH、吸附时间、生物炭添加量、Cd²⁺浓度对吸附效应的影响,并结合吸附动力学和等温吸附模型探究其对Cd²⁺的吸附过程及作用机理.结果表明,700℃限氧热解小麦秸秆生物炭固定化SRB菌剂(IBXM700)对Cd²⁺的吸附效果最佳;在pH=8、生物炭添加量为0.6 g(每50 mL溶液)、吸附时间为8 h、Cd²⁺初始浓度为40 mg·L^-1条件下,IBXM700对Cd²⁺的吸附效果最佳,其吸附符合拟一级动力学模型,以离子交换和表面物理吸附为主,以化学吸附作用为辅,且符合Langmuir模型,表明是单分子层吸附;离子交换、沉淀可能是IBXM700吸附Cd^2+...     

球形棕囊藻对Pb2+的吸附动力学

研究了球形棕囊藻对金属离子Pb2+在球形棕囊藻上的生物吸附特性.结果显示,Pb2+在球形棕囊藻上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10min内快速达到平衡;第2阶段为金属离子向藻内部的迁移,过程缓慢.通过拟合得到了吸附过程的准二级动力学方程,参数k为0.0025 g·mg-1·min-1,qe为19.8 mg·g-1.吸附等温线结果表明.Pb2+在球形棕囊藻上的生物吸附可以用Langmuir来描述,最大吸附量qmax为20.2 mg·g-1.     

耐受铅真菌的筛选及其对Pb2+吸附的初步研究

从铅锌矿周围土壤样品中分离、筛选出一株耐铅真菌(命名为PY),对菌株进行了形态观察、生理生化实验及18SrRNA序列分析,并对该菌株的生物吸附性能进行了分析试验.结果表明,菌株PY为镰刀菌属(JQ267373),该菌株在Pb2+浓度550mg·L-1、湿菌量10g·L-1、pH=5.5、25℃、160r·min-1的条件下振荡吸附75min时,对Pb2+的吸附率可达到84%,吸附量为46.2mg·g-1.在Pb2+浓度为750mg·L-1时,其吸附率为77.9%.在25℃时,菌株PY对Pb2+的吸附模型符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程.     

黄原酸化废弃污泥吸附Cu2+研究

将污水处理厂废弃污泥在碱性环境中用CS2处理,制备黄原酸酯类重金属吸附剂,探究一种有效的废弃污泥资源化途径.用傅里叶转换红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)对污泥进行了表征,并通过批量实验研究了污泥对Cu2+的吸附性能以及pH和初始Cu2+浓度的影响.结果表明,黄原酸化成功引入了含硫基团,使黄原酸化污泥的吸附量相对于原始废弃污泥提高了20.6%~46.9%.当Cu2+初始浓度为25 mg·L-1时,黄原酸化污泥对Cu2+的去除率可达96.7%.吸附动力学遵循准二级动力学模型(Pseudo-second-order equation),平衡时间为3 h,吸附速率同时受膜扩散和颗粒内扩散两过程控制;吸附过程符合Langmuir等温模型和Freundlich等温模型,25℃下,由Langmuir模型得到的最大吸附量达142.92 mg·g-1(pH=5),且吸附容量随pH(1~5)及初始Cu2+浓度升高而升高.黄原酸化废弃污泥可作为高效重金属离子吸附剂,实现废弃资源的回收利用.     

改性龙须眼子菜吸附水溶液中Cu2+的性能

采用批式实验法对改性龙须眼子菜吸附溶液中Cu2+的吸附动力学过程及吸附平衡进行了研究,考察了溶液初始pH值、吸附剂用量、温度等对改性龙须眼子莱吸附Cu2+的影响.结果表明,吸附动力学过程可以用准二级动力学方程进行拟合,吸附等温线符合Langmuir模型而不符合Freundlich模型.吸附实验的优化条件为:溶液初始pH值为4.0～5.6,溶液初始Cu2+浓度与吸附剂用量比值为10～25 mg·g-1,吸附时间为30～45 min,吸附温度为20-30℃.龙须眼子菜经甲醇改性后对Cu2+的吸附性能有了很大程度的提高;在改性龙须眼子菜吸附Cu2+的过程中,存在离子交换作用,但不占主导地位;改性龙须眼子菜吸附Cu2+主要依靠醇、酚类中的O-H基团,酰胺类中的C=O、N-H与C-N基团,砜类中的S=O基团与Cu2+的配位作用.     

固定化细胞单级生物脱氮研究

利用硝化菌和反硝化菌混合固定的方法,研究了好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用的单级生物脱氮技术.结果表明,反硝化菌被固定后,在好氧条件下仍具有反硝化功能.硝化菌和反硝化菌被混合固定后,可以在好氧条件下同时进行硝化和反硝化作用,并且其氨氧化速率约为硝化菌单独固定时的1.4倍.硝化菌和反硝化菌混合固定构成的单级生物脱氮系统其脱氮速率是分别固定构成的单级生物脱氮系统的2.6倍.     

固定化优势菌种降解2,6-二叔丁基酚

 用海藻酸钙包埋固定优势降解菌(Alcaligenes sp.)降解 2,6-二叔丁基酚(2,6-2DTBP).结果表明,菌株经固定化包埋后,降解底物 2,6-DTBP的能力大大提高,在 100.0mg/L 的初始浓度下其降解率在 12d 可达到 86%.与未固定菌株相比,固定化菌株对 pH 值和温度的适应范围更宽,对底物具有更高的降解能力.对固定化菌株的降解反应过程进行动力学分析,该降解反应符合一级动力学特征,其动力学常数为 0.1519,半衰期为 4.56d.扫描电镜观察到菌种在海藻酸钙包埋载体中能良好地生长和繁殖.     

固定化微生物制备技术及生物脱氮研究

利用载体经干燥后机械强度得到提高的特性,建立一种低胶体浓度固定化微生物制备技术:包埋剂为5.5%PVA、0.45%SA,固定液为饱和硼酸与0.6%硫酸铝的混合液,包菌量为0.4g/mL包埋剂。小球硬化24 h后洗净并放入30℃鼓风干燥箱干燥3.5 h后备用。制备出的固定化微生物氨氧化速率为24.3 mg/(L·h),相对活性为77.7%。     

固定化甲烷八叠球菌(Methanosarcina)研究——厌氧颗粒污泥的形成

用实验室规模的UASB反应器处理豆制品废水培养厌氧颗粒污泥。通过对颗粒污泥形成过程中的产气率、进出水COD、水滞留期（HRT）、进出水挥发酸（乙酸、丙酸和丁酸）浓度、所产气体的甲烷含量等的变化分析和对颗粒污泥中优势产甲烷菌的扫描（SEM）和透射（TEM）电镜观察,阐明颗粒污泥的形成过程及特性。实验结果表明,消化器运转50d左右形成了颗粒污泥,厌氧颗粒污泥形成期间的平均产气率为5.3L/L·d,最高产气率达到了8.1L/L·d,进水和出水COD分别为3000～5500mg/L和800～3000mg/L,平均HRT为10.4h,平均出水乙酸、丙酸和丁酸浓度分别为264.1、519.8和104.6mg/L,所产气体的平均甲烷含量为60.6％,颗粒污泥为黑色,直径0.5～3.0mm不等,沉降速率为119.6m/h,其中的优势产甲烷菌为鬃毛甲烷菌（Methanosaeta）,而甲烷八叠球菌（Methanosarcina）存在甚少。     

固定化酵母重复发酵性能调控

以2.5%海藻酸钠(w/v)、2%氯化钙(w/v)、2%菌体添加量(w/v,细胞干重)包埋固定酿酒酵母,通过增殖活化和批次短周期发酵对固定化粒子的发酵性能进行调控,减缓循环发酵中固定化粒子发酵性能的退化,同时利用扫描电镜(SEM)对固定化粒子的结构和酵母细胞分布情况进行表征.结果表明:调控后,固定化粒子在葡萄糖浓度为80g/L,pH 4.0,35℃的条件下发酵,发酵性能得到明显改善.调控前,连续3批次发酵,平均乙醇生产强度为0.33g/(L·h);调控后,批次发酵周期由72h缩短为24h,连续5批次发酵,平均乙醇生产强度提高至1.22g/(L·h).     

Biodegradation of 2,6-ditert-butylphenol by immobilized microorganism strains

2,6-Ditert-butylphenol （2,6-DTBP） is a major organic contaminant presenting in acrylic fiber manufacturing wastewaters. This compound is of high bio-resistance due to its complex structure which consists of one phenol group and two highly branched tert-butyl groups. This research attempted to improve the biodegradation efficiency of 2,6-DTBP through various strain immobilization methods. The stratified immobilization can settle oxygen transmission in the single microorganism immobilization, and can realize two-process reaction in the single device by choosing two symbiotic microorganisms. Two effective strains, named F-1-4 and F-3-4, which were screened out in our previous work, were used to degrade 2,6-DTBP after being immobilized in calcium alginate gel. Results indicate that the substrate removal efficiency of various immobilization methods follows the order： stratified 〉 single F-3-4 〉 mixed ≈single F-1-4. The immobilized biodegradation capacity was higher than the free one. After an incubation time of 12 d, 91% of 2,6-DTBP could be degraded by the stratified immobilization method, compared to 79% achieved by the mixed immobilization method with an initial 2,6-DTBP concentration of 100 mg/L. The stratified immobilization satisfies the oxygen demand nature of the aerobic F-3-4 and the facultative F-1-4, thus yielding the highest degradation efficiency. Both the outer layer strain F-3-4 and the inner layer strain F-1-4 can grow actively on the substrate of 2,6-DTBP, as illustrated by SEM images. This study shows that the highly bio-refractory compound, 2,6-DTBP, can be effectively degraded using appropriately inunobilized microorganism strains.     

固定化胶质红环菌在好氧条件下降解吲哚的研究

用聚焦－交联固定化胶质红环菌，在好氧条件下降解吲哚的实验。实验结果表明，该菌种可利用吲哚作为唯一碳源和氮源。固定化胶质红环菌好氧降解吲哚的最佳条件为：温度22－40℃，pH值5．5－8．5；投加适量KH2PO4可促进其降解吲哚的效果；金属离子Co^2 、Ni^2 、Cu^2 对其降解吲哚性能有明显抑制作用，固定化胶质红外环菌对吲哚去除率最高可达97．0％。     

Degradation of pyrene by immobilized microorganisms in saline-alkaline soil

Biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is very difficult in saline-alkaline soil due to the inhibition of microbial growth under saline-alkaline stress. The microorganisms that can most effectively degrade PAHs were screened by introducing microorganisms immobilized on farm byproducts and assessing the validity of the immobilizing technique for PAHs degradation in pyrene-contaminated saline-alkaline soil. Among the microorganisms examined, it was found that Mycobacterium sp. B2 is the best, and can degrade 82.2% and 83.2% of pyrene for free and immobilized cells after 30 days of incubation. The immobilization technique could increase the degradation of pyrene significantly, especially for fungi. The degradation of pyrene by the immobilized microorganisms Mucor sp. F2, fungal consortium MF and co-cultures of MB+MF was increased by 161.7% (P < 0.05), 60.1% (P < 0.05) and 59.6% (P < 0.05) after 30 days, respectively, when compared with free F2, MF and MB+MF. Scanning electron micrographs of the immobilized microstructure proved the positive effects of the immobilized microbial technique on pyrene remediation in saline-alkaline soil, as the interspace of the carrier material structure was relatively large, providing enough space for cell growth. Co-cultures of different bacterial and fungal species showed different abilities to degrade PAHs. The present study suggests that Mycobacterium sp. B2 can be employed for in situ bioremediation of PAHs in saline-alkaline soil, and immobilization of fungi on farm byproducts and nutrients as carriers will enhance fungus PAH-degradation ability in saline-alkaline soil.     

壳聚糖铁固定疣孢漆斑菌球处理染料的研究

选择新疆本土产的疣孢漆斑菌作为固定化菌种,并与壳聚糖铁凝胶通过固定化手段有效结合起来,综合分析了壳聚糖铁固定化真菌脱色处理染料的过程机制,以及不同条件下的脱色率.结果表明:固定化真菌对染料的去除首先是染料积累的过程,其次是菌种降解的过程,壳聚糖铁的加入有效缩短了染料积累的时间,24 h的染料脱色率提升了1.5倍;壳聚糖铁固定化真菌对初始浓度为50~250 mg·L-1的酸性染料都有很好的去除效果.振荡培养使疣孢漆斑菌菌球的脱色效率最高提升14.4%.壳聚糖铁固定化菌球投加到染料后有较高的漆酶产量,48 h达到(81.40±3.18)U·mL-1.     

固定化蒽醌对偶氮染料生物降解促进作用研究

采用非水溶性蒽醌固定化技术对偶氮染料生物降解促进作用进行了研究,对比了海藻酸钙,聚乙烯醇-硼酸,聚乙烯醇-海藻酸钙和琼脂4种固定化技术,探讨了溶解氧对脱色过程的影响和固定化蒽醌系统脱色广谱性.研究结果表明,固定化蒽醌可提高多种偶氮染料生物厌氧脱色速度1.5～2倍和降低偶氮染料脱色过程氧化还原电位-10～-15 mV;经4次循环使用后,其加速作用仍保持在90%以上;固定化蒽醌微生物系统具有很强抗氧冲击能力.