海洋红球菌SY095产生物表面活性剂发酵培养基的优化

为提高海洋红球菌SY095发酵产生物表面活性剂的能力,研究发酵培养基中碳源及氮源的影响,并通过响应面分析法优化培养基各组分的含量。首先通过单因素实验,确定培养基最佳碳源、氮源分别为大豆油和尿素,在此基础上,利用Plackett-Burman实验设计筛选出2个对表面活性剂产量有显著影响的因子为尿素和K2HPO4,通过最陡爬坡实验和响应面分析法对显著影响因子进行优化,获得海洋红球菌产表面活性剂的最佳培养基配方为：大豆油2%（体积分数）,尿素2.35 g·L-1,K2HPO40.69 g·L-1,KH2PO4 1.0 g·L-1,MgSO4 0.5 g·L-1。使用该优化培养基配方,海洋红球菌发酵液的表面张力为29.254 mN·m-1,与预测值接近,表面张力活性比优化前提高了12.9%。     

海水电池处理模拟海水养殖废水

随着中国海水养殖业的迅猛发展,海水养殖废水排放量与日俱增,近海水域环境严重恶化。采用海水电池处理模拟海水养殖废水,以镁为电池负极,钛为电池正极。镁负极失去电子产生Mg2+,与废水中的NH4+、PO43-结合生成磷酸铵镁（MgNH4PO4·6H2O,MAP）,将废水中的NH4+和PO43-去除。结果表明,当pH为9.5,氮磷配比为1：1.1时,氮的去除率可达85.34% ,磷的去除率可达98.46%。利用正交实验研究pH、初始氨氮浓度、氮磷比和COD4个因素对氮磷去除的影响,氨氮初始浓度、COD分别对氮、磷的去除影响最大。多个电池串联时,总输出电压是各电池电压之和。     

根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控水稻镉吸收

南方水稻镉（Cd）污染是我国当前面临的主要环境问题之一。以中稻丰两优1号为材料,采用大田小区实验,研究了根区施加钙镁磷肥（P1：1 800 kg·hm-2、P2：3 000 kg·hm-2）、叶面喷施硅/硒（LS：2.0 mmol·L-1 Na2SiO3、LX：25 μmol·L-1 Na2SeO3、LSX：1.0 mmol·L-1 Na2SiO3+12.5 μmol·L-1 Na2SeO3）以及根区与叶面联合处理（P1LS、P1LX、P1LSX、P2LS、P2LX、P2LSX）下水稻对Cd的吸收。结果表明：1）根施钙镁磷肥显著降低了土壤有效态Cd含量（p1、P2较对照分别降低16.1%和29.5%;单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒处理后,稻米Cd含量较对照均显著降低（p1 40.8%、P2 57.2%、LS 42.3%、LX 35.0%、LSX 39.2%;根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合调控对降低稻米Cd含量表现出显著的协同效应（p值显著性）,其中P1LS、P1LX和P1LSX较单独的P1分别降低了61.2%、59.5%和68.2%,P2LS、P2LX和P2LSX较单独的P2分别降低了75.0%、54.2%和75.7%。2）Cd从秸秆向籽粒转运系数（SS）大于从根向秸秆转运系数（RS）,根区与叶面联合处理明显降低RS和SS,并有显著的协同效应（p1与Si/Se联合,RS和SS平均降低了7.4%和22.0%,P2与Si/Se联合,RS和SS平均降低了16.0%和19.6%。3）从食品安全来说,单独的根施钙镁磷肥或叶喷硅/硒,大米Cd含量多数超标（国标0.2 mg·kg-1）,而根区与叶面联合处理几乎都能实现Cd含量不超标,其中降幅最大的为P2LS 和P2LSX,稻米Cd含量不到0.09 mg·kg-1。因此,根施钙镁磷肥与叶喷硅/硒联合处理可显著降低水稻Cd吸收、保障稻米质量安全。     

绿色木霉和黄孢原毛平革菌混合降解稻草秸秆中的VOCs

利用黄孢原毛平革菌和绿色木霉混合培养降解稻草秸秆,使用顶空固相微萃取气质联用的方法研究了降解过程中产生的挥发性有机物,并对混合培养中同一平板上不同区域产生的挥发性有机物进行了比较。纯培养和混合培养中挥发性有机物的对比研究表明,两株菌的混合培养较其纯培养有更强地降解稻草的能力。在混合培养过程中检测到C15H24的两种同分异构体,分别属于双环倍半水芹烯和环己二烯类物质,均是倍半萜烯,证实了黄孢原毛平革菌和绿色木霉混合培养时的拮抗机制。同时发现环己二烯类物质仅在混合培养中的混合区域检测到,表明混合培养中混合区域较之非混合区域具有更强的竞争表现,分区域检测降解过程中挥发性有机物能更好地研究混合接种的降解机理。     

过硫酸钠/钴离子/超声波协同降解酸性橙7

以酸性橙7（AO7）为目标污染物,研究了过硫酸钠（Na2S2O8）/钴离子（Co2+）/超声波（US）协同降解水体中AO7的过程及其降解机理,并分别考察了Na2S2O8初始浓度、AO7初始浓度、催化剂投加量和超声波功率对AO7降解率的影响。实验结果表明,过硫酸钠/钴离子/超声波协同工艺能有效的降解水中的酸性橙7。初始AO7浓度越低降解效果越好。超声功率在200~450 W之间时,AO7的降解率随着超声波功率的增大同样先升高后降低。在体系中加入乙醇和叔丁醇后明显抑制AO7的降解,证明该体系中主要氧化物种为硫酸根自由基（SO4-·）和羟基自由基（·OH）。     

高锰酸钾氧化水中二甲基三硫醚的动力学

研究了氧化剂KMnO4氧化水中二甲基三硫醚的效能,探讨了KMnO4投加量、二甲基三硫醚的初始浓度、pH值、腐植酸浓度以及同类臭味物质甲硫醚对氧化反应的影响,并对反应动力学进行了分析。结果表明：不同剂量的高锰酸钾对二甲基三硫醚有较强的氧化能力,基本完全氧化需要一定时间（达2 h）。随着高锰酸钾投量的增加,去除率和反应速率也随之增加,但高锰酸钾投加量不宜过多,建议最佳投加量为2 mg·L-1。实验发现：二甲基三硫醚初始浓度、实际水体pH值以及腐殖酸浓度对氧化反应的影响不明显;但水中同类臭味物质甲硫醚对氧化反应有抑制作用,使反应进程变慢。高锰酸钾氧化二甲基三硫醚的反应符合二级反应动力学模型,二级反应的动力学常数为k=0.006 59 L·（min·mg）-1,理论曲线与实际反应曲线存在一定的差距,但整个反应过程中2条曲线反应的去除率的差距不大,因此理论曲线能较好的指导实践。     

基于CFD模拟改良型厌氧折流板反应器(mABR)水力特性

改良型厌氧折流板反应器(modified anaerobic baffled reactor,mABR)的处理效率受水力特性的影响很大,而反应器升流室的升流速度又是影响反应器内水力特性的重要参数。使用CFD-fluent软件平台进行二维多相流数值模拟,在难降解废水水解酸化(固-液两相流)与高浓度有机废水发酵产气(气-液-固三相流)条件下,针对水流速度与固含率的变化,探究不同升流速度对反应器内流场特性的影响。结果表明:升流速度的增加及反应器厌氧产气有利于抬升泥水界面,促进泥水混合,提高传质效率;但过高的升流速度将导致污泥流失,使生物量的保持能力下降。通过分析可知,当两相流和三相流升流速度分别为2.0～2.5 m·h~(-1)和1.5～2.0 m·h~(-1)时,水力搅动及固含率分布较为显著,有利于泥水混合,使得反应器去除污染物效率最佳。     

氯自由基介导的BDD电极选择性氧化脱氮

为实现氨氮的高效选择性转化,设计了一个氯自由基介导的电化学体系。该电化学体系以稳定性好、氧化能力强的掺硼金刚石(BDD)电极为阳极,以Pd-Cu修饰的泡沫镍材料(Pd-Cu/NF)为阴极,以氯化钠为电解质,对BDD电极选择性电催化氧化性能与机理进行了研究。结果表明：在4.0 V电压下,体系中的Cl⁻原位可转化成氯自由基(Cl·),Cl·可选择性地将氨氮转化为N₂和少量$ {\rm{NO}}_3^ - $,副产物$ {\rm{NO}}_3^ - $在Pd-Cu/NF阴极被高效还原为N₂;分别探究了阴极材料、电场强度、电极间距、溶液pH和电解质种类对氨氮转化性能的影响。通过电子顺磁共振和自由基捕获实验,证实了Cl·在氨氮转化过程中发挥了重要作用。在最优条件下,可实现40 min内100%的氨氮转化率和25 mg·L⁻¹的N₂生成量,以上研究结果可为解决水体中氨氮的污染问题提供参考。     

废铅酸蓄电池铅膏铵法预脱硫过程的动力学分析

以废铅酸蓄电池中铅膏为研究对象,开展了用NH₄HCO₃为脱硫剂对铅膏进行脱硫转化的实验研究。通过分析反应过程中PbSO₄转化率随时间的变化关系,考察了搅拌速度、反应温度及NH₄HCO₃浓度对铅膏脱硫转化的影响;利用固液多相反应的收缩核模型,分析了反应的动力学过程,并计算了反应的表观活化能及表观反应级数。结果表明：在实验选取的条件范围内,提高反应温度、增大NH₄HCO₃浓度及加快搅拌速度均可以促进铅膏的脱硫转化;表观活化能为9.7 kJ·mol⁻¹,表观反应级数为0.71,反应过程受内扩散步骤控制。研究结果可为铅膏铵法预脱硫技术能高效、低耗的应用提供参考。     

CaO2及H2O2类Fenton降解土壤石油烃污染

采用H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系和CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸类Fenton体系修复土壤石油污染,考察了氧化剂种类、氧化剂投加量、 Fe(Ⅲ)浓度和柠檬酸浓度对柴油降解效果的影响,并进一步研究比较了CaO_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸和H_2O_2/Fe(Ⅲ)/柠檬酸2种修复方式对土壤原著微生物群落变化及豌豆植株生长所带来的生态毒性效应。单因素实验结果表明:在其他条件相同的情况下,CaO_2类Fenton降解柴油效果优于H_2O_2类Fenton降解效果;柴油降解率随着氧化剂投加量、Fe(Ⅲ)和柠檬酸浓度的增大呈现先增后降的趋势。当CaO_2浓度为166.67 mmol·L~(-1)、Fe(Ⅲ)浓度为27.78 mmol·L~(-1)、柠檬酸浓度为27.78 mmol·L~(-1)时,反应24 h后,土壤中柴油降解率达到44.14%。生态毒性实验表明:CaO_2类Fenton处理后土壤微生物群落的丰富度和多样性指数均有所提高,H_2O_2类Fenton处理后均有所降低,2种处理方式均在不同程度上改变了土壤微生物群落的优势菌门构成;CaO_2及H_2O_2类Fenton处理均抑制了豌豆植株的生长,发芽率、植株干重、株高、叶绿素含量等测试指标均下降,其中H_2O_2类Fenton处理的抑制效果更为明显。进一步分析可知,CaO_2类Fenton处理技术比H_2O_2类Fenton处理技术更适用于石油污染土壤修复。