利用生活污水提升厌氧-生物电化学耦合系统处理染料废水的效能及关键功能微生物研究

构建了厌氧生物处理过程与生物电化学过程耦合(AD-BES)的废水处理系统,以生活污水为碳源,研究了AD-BES系统对偶氮染料橙黄II的强化去除效果,分析并优化了AD-BES反应器降解橙黄II染料的关键影响因素,包括生活污水所占比例、电解质Na_2SO_4的浓度等因子.结果表明,生活污水作为廉价碳源能够有效提升橙黄II的脱色效率.在8 h降解时间内,生活污水所占比例为1时的脱色效率比生活污水所占比例为1/3时提升了35.8%.进一步研究发现,通过添加电解质Na_2SO_4能够继续提高橙黄II的脱色效率,在0～0.025 mol·L~(-1) Na_2SO_4范围内,随着Na_2SO_4浓度的提高,脱色效率持续升高,通过优化,在0.025 mol·L~(-1)时反应4 h后脱色率达到90.1%,7 h后达到98%,对COD的去除量达到159 mg·L~(-1).通过对碳纤维电极进行扫描电镜(SEM)测试和电极上的生物膜高通量基因测序,发现在微电流刺激下碳纤维电极上快速富集了相对丰度较大的功能菌群,主要包括具有胞外电子传递能力的Proteobacteria(变形菌门)和降解复杂碳源能力的Bacteroidetes(拟杆菌门)中的功能菌属.     

CS-EGDE/Fe3O4凝胶微球对水中重金属离子的吸附性能及机理研究

以壳聚糖为代表的天然生物质自身含有大量活性基团能选择性吸附重金属离子,为重金属废水的高效经济处理提供了可能.本实验以壳聚糖为基材,采用原位共沉淀法和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)交联法共同作用制得CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球吸附剂,通过电子扫描显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、饱和磁强分析(VSM)对样品进行了充分表征.通过静态吸附批实验及模拟固定床动态吸附实验,较系统的考察了凝胶微球在不同初始pH、接触时间和初始浓度下对多元重金属Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的吸附性能.结果表明:①CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球内部孔隙发达,具有良好的超顺磁性;②吸附剂能够快速与重金属离子发生螯合反应,主要作用基团为-NH_3和-OH,且对重金属离子吸附符合准二级动力学,吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述,为单层化学吸附;③在多元吸附体系中发生拮抗作用,重金属竞争吸附顺序为Pb(II)Cu(II)Zn(II),主要是3种离子共价指数的差异导致了这一结果;④固定床在多元重金属模拟废水处理中表现出良好的去除效能,对Pb(II)、Cu(II)、Zn(II)的饱和吸附时间分别为13、8、2 h.研究显示, CS-EGDE/Fe_3O_4凝胶微球对水中重金属离子具有良好的吸附性能,有望为重金属废水处理提供一种新的研究思路和技术路线.     

微生物胞外聚合物γ-聚谷氨酸分子微观构型变化中的离子特异性效应

微生物胞外聚合物对金属离子的络合影响其形态、流动性、生物利用度和生物修复的效率,在生物处理和生物修复中起到关键作用.本文研究了一种常见土壤微生物地衣芽孢杆菌(Bacillus lichenformis)生产的胞外聚合物γ-聚谷氨酸(γ-PGA)与钙、镁、铅离子结合前后的分子构型变化.结果表明,pH对γ-PGA的二级结构具有显著影响,而离子强度(0～50 mmol·L~(-1))对γ-PGA的二级结构影响不大.Ca~(2+)和Mg~(2+)的加入对γ-PGA二级结构并无影响,而Pb~(2+)的加入则对γ-PGA二级结构产生了显著影响.酸性条件下,γ-PGA结构通过两种分子内氢键稳定,形成稳定的α-螺旋结构,随着pH上升,侧链和骨架之间的氢键被破坏,加上不断增加的静电排斥力,使其α-螺旋结构向更加无规的β-折叠和无规线团结构转变.Pb~(2+)的加入不仅会破坏侧链和骨架之间的氢键,还可能破坏骨架中CO和NH之间的氢键.而Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)虽然能够与γ-PGA络合,却无法改变γ-PGA的二级结构.     

全自动凝胶色谱净化-气相色谱法同时测定淡水鱼类中多氯联苯和有机氯农药等36种残留有机物

建立了淡水鱼类中多氯联苯和有机氯农药等36种半挥发性有机物的同时测定方法。样品用正己烷和丙酮(体积比为1∶ 1)进行提取,提取溶液经凝胶色谱和弗罗里硅土两级净化,浓缩后采用气相色谱法测定,回收率为70.3%~84.8%,检出限为0.05~0.20ng/g。该方法准确度和回收率较好,适合淡水鱼类中多氯联苯和有机氯农药含量的测定。     

ZnTiO3-TiO2复合光催化剂的制备及光催化降解有机污染物机制分析

TiO_2光催化剂因无毒无害而在光催化降解污染物领域有巨大潜力.但由于TiO_2的光生电子空穴复合较快,量子效率较低,限制了它的广泛使用.在本研究中,通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备了ZnTiO_3-TiO_2异质结复合光催化剂,分析了配比和煅烧温度对材料光催化性能的影响,以甲基橙(MO)溶液为模拟污染物进行光催化降解,探讨了其催化效果及效率提升的机制.结果表明,在紫外光照射下,ZnTiO_3与TiO_2比值为0. 3时,在600℃下煅烧3 h后,其催化效果最佳且表现出良好的化学稳定性.通过光电流测试和电子自旋共振波谱仪的检测结果,证明复合光催化剂的光生电子和空穴复合率降低,从而提高了光催化活性.     

有机物特性对AAO系统污泥沉降性能的影响

研究了不同进水混合型有机物组成下AAO系统中活性污泥菌群结构演替规律以及微生物胞内、胞外聚合物的变化对污泥沉降性能的影响.结果表明,当进水中有机物全部为溶解态时,污泥沉降性能最佳,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)为70 m L·g-1,且优于进水有机物以溶解态为主(SVI=120 m L·g-1)和以颗粒态为主(SVI=280 m L·g-1)的系统.根据菌群结构分析可知Thiothrix、Chryseolinea和Trichococcus这3种菌属对污泥沉降性能的影响至关重要.其中颗粒态有机物可促进Trichococcus的生长,而溶解态有机物可促进Thiothrix和Chryseolinea的生长.此外,菌群结构的改变也对胞内及胞外聚合物的变化有重要影响,从而加剧污泥沉降性能改善或恶化的进程.较高的溶解态有机物含量可提高胞内聚合物贮存能力,并改善污泥沉降性能.同时,污泥沉降性能也与松散附着胞外聚合物(loosely bound extracellular polymeric substances,LB-EPS)中多糖、蛋白质和Zeta电位呈显著负相关关系.     

环境友好材料——聚乳酸及其共聚物的发展前景

论述了基于乳酸为基础原料的环境友好材料在环境保护和人们的日常生活中的重要意义，并详细介绍了乳酸、聚乳酸、乳酸共聚物、乳酸扩链聚合物的合成方法、发展现状和应用前景，提出了过去基于乳酸的聚合法中存在的缺点和不足，提出用乳酸扩链聚合生产乳酸共聚物的方法具有美好的发展前景。