活性污泥羟氨氧化还原酶粗酶提取及活性测定方法的优化研究

污水生物脱氮过程中N_2O的产生与活性污泥中细菌的羟氨氧化还原酶(Hydroxylamine oxidoreductase,HAO)活性有着密切关系.但目前活性污泥中细菌的HAO提取和活性测定方法尚未建立.本文首先探索了在25℃、酶活性反应液电子受体供体配比1∶1和终止剂选用2 mol·L~(-1)HCl条件下超声或高压破碎细胞法对HAO粗酶活性的影响,结果表明高压破碎比超声破碎获取的粗酶活性高(p0.01).在此基础上,我们进一步优化了高压破碎下压力大小、破碎次数和裂解液用量的参数.粗酶提取液中DNA含量、酶活力及酶比活力结果进行多因素方差分析表明压力大小(50、110或160 MPa)、破碎次数(1、2或3次)和裂解液用量(2、5或10 m L)均对脱氮活性污泥破碎效果、酶活性和比活力有显著影响(p0.01);综合DNA含量、酶活力及酶比活力结果看,110 MPa压力条件下,加5 m L裂解液破碎2次更适合污水生物处理中HAO的提取和活性测定,既节省时间,又能较好的保持酶活性.     

一株异养硝化菌胞内羟胺氧化酶提取条件的优化

采用超声波细胞破碎法从一株异养硝化菌胞内提取硝化过程的关键酶羟胺氧化酶(HAO)。利用响应面分析法对影响超声波破碎效果的工作条件进行优化,然后采用硫酸铵分级沉淀法对HAO进行部分纯化,得到目标酶HAO提取的最佳超声波工作条件为:超声功率310 W、总辐射时间400 s、单次辐射时间5 s、菌液浓度OD600=1.930,硫酸铵分级沉淀的最佳饱和度为50%~65%。在最佳工作条件下所得粗酶液中HAO活性为28 m U/mg,粗酶液经过2次硫酸铵分级沉淀处理后,HAO的纯化倍数达1.907,比活力达到53 m U/mg。     

超声辅助法制备新型FeMOR分子筛催化NOx还原反应性能研究

采用超声辅助浸渍法成功合成了高铁含量的Fe MOR-5%-UL催化剂,并且测试其催化还原NO性能.研究发现在超声辅助条件下浸渍制得的催化剂可以引入更高比例的离子交换位上的孤立的Fe~(3+),这些铁离子具有更强的NO还原活性,因此超声辅助浸渍法制备的催化剂催化性能显著高于传统的离子交换法和浸渍法.其中活性最高的FeMOR-5%-UL催化剂在添加SO_2等多种气氛时,催化活性下降不显著.并且在持续100 h的汽车尾气条件下进行的稳定性实验中,FeMOR-5%-UL的催化活性没有明显下降.FeMOR-5%-UL的优异的催化活性和稳定性非常具有应用前景和研究价值.     

同时提取土壤微生物DNA和RNA方法的研究

获得高浓度、大片段、多样性程度高的土壤微生物总DNA是研究土壤微生物群落结构的分子生态学基础.研究采用PBS缓冲液洗涤土壤样品,结合SDS裂解微生物细胞的方法,同时提取分别添加小麦秸秆粉和油菜秸秆粉的两种土壤样晶的微生物DNA和RNA.对提取出的DNA和RNA进行酶切,基因组PCR和反转录PCR,实验结果表明该法提取的...     

提取石油烃降解菌T1蛋白的有效方法研究

该实验采用玻璃珠震荡、热裂解、反复冻融和超声波4种方法对细菌蛋白的提取、提取介质的裂解液。通过观察细菌裂解,蛋白浓度和蛋白SDS-PAGE电泳条带,得到了有效且稳定的石油烃降解菌蛋白质的提取方法。结果超声波效果最佳,热裂解和玻璃珠震荡效果一般,反复冻融和超声波提取蛋白的SDS-PAGE条带分布基本相同,其超声波获取蛋白丰度最高。蛋白质质量浓度测定显示,超声法提取蛋白质质量浓度最高。结果表明:超声法可高效提取石油烃降解细菌蛋白质,4种提取方法的稳定性和重复性均较好。     

羟基改性Ag/MCM-41催化剂上甲醛的催化氧化性能

采用等体积浸渍法制备Ag/MCM-41催化剂,通过添加NaOH溶液对催化剂进行羟基改性,考察了不同羟基浓度改性后的催化剂上甲醛催化氧化反应性能。甲醛固定床催化反应评价实验结果表明:经0. 1 mol/L NaOH改性后的催化剂表现出较好的甲醛低温催化活性。氮气物理吸附、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱分析(IR)的表征结果表明:当NaOH添加量为0. 1mol/L时,催化剂表面形成了更多的活性羟基基团,从而促进了活性金属银粒子的分散,提高了甲醛催化反应活性。     

天然红树林土壤微生物大片段宏基因组文库的构建

采用改良及优化后的原位裂解法提取红树林土壤环境DNA,通过脉冲场电泳图谱显示所得DNA片段主要集中于23～50 kbp范围, 表明大片段DNA在总DNA中的比率明显提高; 对改良后的原位裂解提取法与不同DNA纯化方法的组合进行比较分析, 确定电洗脱为最佳纯化方法; 运用改良后的原位裂解提取法与电洗脱纯化法联用实验方案,构建了4个季节天然红树林土壤Cosmid宏基因组文库. 随机挑取克隆子,提取质粒后经BamHI酶切验证, 平均插入片段均大于35 kbp,且片段类型各不相同, 推测该文库至少包含了335 Mbp潮间带微生物基因组信息. 该方法的建立使得开发红树林湿地生态系统的特色微生物资源成为可能, 并为探索其它生境的未培养微生物资源提供借鉴.     

活性污泥中超氧化物歧化酶(SOD)活性测定影响因素

研究以污水生物处理中的活性污泥为对象,采用氮蓝四唑光还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性,从样品制备和保存方面探讨了是否添加溶菌酶液、细胞破碎时间、酶液保存时间与保存温度等因素对SOD活性测定的影响。研究表明,溶菌酶液的加入提高了细胞破碎效果;细胞破碎的条件为99次(工作3 s,停3 s),时间为40 min时破碎效果最好;酶液保存时间在4 h内最佳;-20℃保存比4℃保存对酶活性影响小。最佳检测条件为:取样量为1 mL时,反应温度为30℃,反应时间为20 min时,SOD酶活性最大。     

土壤中胡敏酸提取方法的优化

以国际腐殖质协会(IHSS)推荐的胡敏酸提取方法为基础,以去有机质土壤中添加胡敏酸所配制的土壤为研究对象,引入超声作为胡敏酸提取的辅助条件,采用批次试验优化了土壤中胡敏酸的提取方法。结果表明,基于胡敏酸提取回收率和精密度,在室温下获得的优化提取方法为:液土比为8:1、提取次数为3次、Na OH溶液浓度为0.05 mol/L、超声功率为120 W、超声时间为30 min;在此优化条件下,胡敏酸的回收率为94.73%±1.50%,显著大于IHSS推荐方法的回收率64.76%±0.28%,变异系数CV为1.59%、小于10%。相对于IHSS提取法,此优化提取法具有胡敏酸提取回收率高、资源节约、胡敏酸变性小、提取时间短等优点。     

液氮冻融破碎生物污泥制备生物絮凝剂

利用城市剩余生物污泥,采用液氮冻融破碎、提取液提取的方法制备了生物污泥絮凝剂。对絮凝剂的制备条件及其絮凝性能进行了研究,结果表明:采用液氮冻融破碎,pH为1.0的稀盐酸溶液作为提取液提取所制备的絮凝剂,对高岭土悬浮液的絮凝效率可达98.5%。液氮冻融破碎的次数对絮凝剂制备没有明显影响。同时考察了絮凝剂投加量以及絮凝体系的pH对絮凝剂絮凝活性的影响。     

超声波浸渍法制备V_2O_5-WO_3/TiO_2选择性催化还原脱硝催化剂

采用超声波浸渍法、传统浸渍法制备一系列V2O5-WO3/TiO2催化剂,对催化剂的反应活性进行考察。研究表明:与普通浸渍法相比,超声波浸渍法可以提高催化剂的脱硝效率,拓宽催化反应的温度窗口。超声波浸渍时间和超声波功率对催化剂的反应活性有较大影响。浸渍时间增加,催化剂脱硝效率也随之提高。超声波功率增加,催化剂的脱硝效率先提高后降低。在超声波频率28 kHz,超声波功率400 W,超声作用时间1.5 h,超声水粉比为100 mL H2O/10 g TiO2的条件下,制得的V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂脱硝效率接近100%。通过SEM对制备的催化剂进行表征,超声波浸渍法制备的催化剂的活性成分在载体上分散更加均匀。     

Mn/Fe-Mn改性HZSM-5在NH3-SCR中的催化性能

采用离子交换法制备了不同Mn含量及不同Fe/Mn物质的量比的HZSM-5改性分子筛,并以NH3为还原剂,在体积空速为12000 h-1条件下,考察了上述催化剂选择性催化还原NO性能.同时,运用环境扫描电镜(ESEM)、比表面积(BET)和X-射线衍射(XRD)等方法对催化剂进行了表征.结果表明,改性催化剂中活性组分在载体表面呈高度分散形式,催化活性较高,复合改性较单独改性性能更为优越,适量Fe的加入提高了催化剂催化活性和稳定性;(0.25)Fe-Mn/HZSM-5(Fe/Mn物质的量比为0.25)的NO转化率于300℃时最高达到98%,在300～500℃范围内NO转化率均保持在90%以上.实验还研究了不同焙烧温度下制备的(0.25)Fe-Mn/HZSM-5对NO转化率的影响.结果表明,焙烧温度对催化剂的活性影响较大,550℃为最佳焙烧温度.     

污泥超声处理及其在好氧消化中的应用

污泥好氧消化工艺可以有效实现污泥的稳定和减量,为了进一步提高好氧消化的效率,促进有机质的降解,在对污泥超声处理性能研究的基础上,考察了不同超声辅助处理手段对污泥好氧消化的影响.结果表明,经1.0 W/mL超声处理10 min后,污泥上清液中溶解性COD增加了5.4倍,污泥总悬浮固体减少了16%;而经0.05 W/mL超声处理10 min后,污泥比耗氧速率可提高29%.用这2种超声预处理好氧消化的进泥时,污泥有机质降解率没有明显改变,但用1.0 W/mL超声处理好氧消化的回流污泥时,污泥有机质降解率提高了15%,而且消化污泥的沉降性能良好,上清液中有机质含量增加很少,因此,后者可以用于改善污泥好氧消化工艺.     

低温热水解和超声联合破解污泥优化工艺的参数研究

针对国内低温热水解和超声联合技术应用于低有机质剩余污泥厌氧消化预处理领域的实验研究和工艺参数缺陷问题,探讨了低于100℃的低温热水解和超声波技术联合破解剩余污泥的技术可行性及工艺参数的优化.以热水解温度和超声能量为控制参数,以污泥破解度、溶解性蛋白质和多糖浓度为分析指标,通过Box-Behnken设计实验,并根据响应曲面法(RSM)构建了污泥破解的二次多项式预测模型,进而得到各影响因素作用下的最佳破解工艺参数.结果表明,温度对污泥破解的影响较超声能量明显.低温热水解和超声联合作用下,最佳工艺组合为温度80℃和超声能量12000kJ/kgTS,该工艺下的污泥破解结果为污泥破解度39.01%,溶解性蛋白质1360.59mg/L和多糖334.52mg/L,该结果与预测值吻合度较高,表明响应曲面模型所得参数较为可靠,能够为实际应用和推广提供参考.     

钯/泡沫镍对水体中4-氯酚的氢解脱氯研究

采用置换沉积法制备泡沫镍负载钯(Pd/Ni)催化剂,研究了其在H2作为供氢体时对水相中4-氯酚(4-CP)的催化氢解脱氯作用.考察了Pd负载量、H2流量和反应液pH值对4-CP转化率的影响.结果表明,在相对较低的Pd负载量和H2流量下即可实现4-CP的快速高效去除,且反应液pH值在3.04~10.97的范围对反应影响不显著.当Pd负载量为0.1%、H2流量为10mL/min、pH值为6.80时,反应1h,4-CP转化率达92.6%.Pd/Ni具有较高的稳定性,重复实验表明,该催化剂使用3次后,催化活性仅下降了2.0%.     

Catalytic evaluation of promoted CeO2-ZrO2 by transition, alkali, and alkaline-earth metal oxides for diesel soot oxidation

Series of mixed metal oxides were synthesized by gel-combustion method and their catalytic activities for soot oxidation were investigated. The catalysts were M-Ce-Zr （M = Mn, Cu, Fe, K, Ba, Sr）, and χK-20Mn-Ce-Zr （χ= 0, 5, 10, 20）, they were characterized by XRD, SEM, TPR and BET surface area techniques. The results of soot temperature programmed oxidation （TPO） in an O2 oxidizing atmosphere indicate that K-Ce-Zr has the highest catalytic activity for soot oxidation under loose contact condition, due to enhancement of the soot and catalyst contacts. On the other hand, under a tight contact condition, Mn-Ce-Zr and Cu-Ce-Zr nano-composites have high activities for soot oxidation and lower the soot TPO peak temperatures by about 280 and 270℃, respectively, as compared to non-catalytic soot oxidation. Furthermore, the addition of up to 10 wt.% potassium oxides into Mn-Ce-Zr increases its catalytic activity and further reduces the soot TPO peak temperature by about 40℃ under loose contact condition.     

超声空化及絮体破碎过程的模拟与试验分析

为探究利于空化效应的超声条件及超声波破碎絮体机理,基于Matlab平台建立空化气泡模型及2种简化的有限扩散聚集(DLA)絮体破碎模型,进行计算机仿真,并通过试验分析得到实际絮体破碎模式.结果表明:随着超声频率的增加,空化效应减弱;声能密度的增加导致空化气泡振幅增大,声能密度为7W/mL时气泡振幅可达初始半径的200倍,空化效果较好.低声能密(0.03~3W/mL)和低超声频率(25~40kHz)处理絮体时,剥蚀作用为主导作用,超声后絮体粒径减小,分形维数增大;声能密度超过3W/mL或频率大于40kHz,大规模破碎占主导作用,实际絮体粒径减幅小且结构散.40kHz的超声频率更利于絮体的破碎,作用10min后,絮体粒径减幅达9.8%,分形维数为1.394,结构更加密实.     

氧化物载体对Ni-V催化剂催化燃烧二氯甲烷的影响

以Al₂O₃,TiO₂,ZrO₂ 3种氧化物为载体,通过溶胶凝胶法制备以Ni-V双金属氧化物为活性组分催化剂,在固定床反应器上研究了催化剂的二氯甲烷（DCM）催化燃烧性能.并通过XRD、BET、FTIR-Pyridine和H₂-TPR表征分析催化剂的物理化学特性,结果表明催化剂的氧化还原性能与酸性存在一定的协同能力促进DCM的催化氧化.10% Ni-V/Al₂O₃和10% Ni-V/TiO₂催化剂表面大量的酸性位点和强氧化性使得催化剂在催化燃烧DCM时拥有较好的活性,其中10% Ni-V/Al₂O₃在252℃时就有90%的转化率,但其在低温时易产生含氯有机副产物的CH₃Cl,并且50h连续稳定性测试发现其有失活现象.而10% Ni-V/TiO₂催化剂达到90%转化率时温度为274℃,且其在DCM降解中并没有CH₃Cl的产生,稳定性测试中也没有失活现象发生,这可能是与其拥有更多中强度B酸以及较强氧化还原能力有关.     

海绵铁三金属降解对硝基苯酚的影响因素及催化机理

通过超声置换反应制备钯铜共修饰海绵铁三金属催化剂（Pd-（Cu-s-Fe⁰））,研究了三金属负载顺序、金属负载量、材料投加量以及重复利用对材料降解对硝基苯酚（PNP）的影响,并利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）表征材料表面结构特征.结果表明,Pd-（Cu-s-Fe⁰）催化活性高于Cu-（Pd-s-Fe⁰）和（Cu-Pd）-s-Fe⁰;Cu和Pd的最佳负载量分别为5%和0.025%.在100mL初始浓度为100mg/L的PNP溶液中投加3g Pd-（Cu-s-Fe⁰）并超声反应30min,PNP的降解率超过80%,降解反应基本符合一级动力学方程;Pd-（Cu-s-Fe⁰）材料循环利用4次表现出良好的循环利用性能.此外,PNP的主要催化还原产物是对氨基苯酚（PAP）,主要的反应路径是催化还原反应.     

低强度超声波对低温下污水生物处理的强化效果及工艺设计

为了研究低温条件下超声波对污水生物处理的强化效果,采用强度0.3 W·cm-2的超声波对好氧活性污泥进行10 min的辐射处理,然后在4℃条件下进行模拟SBR(sequencing batch reactor)反应.以耗氧呼吸速率(oxygen uptake rate,OUR)、脱氢酶活性(dehydrogenase activity,DHA)和COD为指标,研究了低温条件下超声波对污泥生物活性以及有机物去除效果的改善.结果表明,低温条件下,经超声波处理后污泥活性可提高30%,COD的去除率也可保持常温水平.通过比较可以看出,低温条件下超声波的强化效果较常温条件下更为明显.本研究还以典型的城市二级处理污水处理厂和采用SBR工艺的污水处理厂为例,对低强度超声波在污水处理工艺中的设计和操作进行了说明.