微生物燃料电池中生物阴极的研究与应用现状

在简要介绍了微生物燃料电池的发展背景、原理和发展趋势的基础上,重点概述了微生物燃料电池阴极的发展现状,特别是生物阴极的研究与应用现状,最后对其目前存在的主要问题进行了分析,并对其今后的发展提出了展望。     

零维碳基纳米材料细胞毒性效应的研究进展

介绍了碳基纳米材料进入细胞的主要途径,重点总结分析了几种常见零维碳基纳米材料导致细胞发生不同形式的死亡效应及其可能的毒作用机制,影响纳米材料毒性的各种理化性质也有所阐述.最后在本课题研究成果的基础上对未来碳基纳米材料的毒性研究前景进行了思考和展望,将为碳基纳米材料设计优化和广泛应用提供有价值的参考.     

光合微生物燃料电池处理餐厨沼液的性能研究

采用小球藻作为双室光合藻微生物燃料电池（PAMFC）的阴极以提供电子受体,实现污水处理和能量回收的双重目的.研究生物阴极接种方式和光照条件对生物产电性能和餐厨沼液废水处理效果的影响,并通过循环伏安法（CV）研究PAMFC电极极化和产电机制.结果表明：微藻生物膜阴极PAMFC污染物去除和产电性能表现优于对照组,COD,TN和TP去除率最高可达82.4%,54.5%和82.3%,开路电压和最大功率密度分别达603.0mV和41.5mW/m².污染物去除主要在阳极发生,但阴极能够还原去除来自阳极的铵根离子,且阴极反应产生氧气作为阳极的电子受体,增大系统电流,提高了阳极处理效率.持续光照下,PAMFC产电性能和污染物去除率略高于间歇光照,但是间歇光照可以避免阳极基质不足时阴极光饱和和氧饱和情况,更符合连续运行要求.PAMFC阴极的CV曲线显示,具有微藻阴极的实验组输出电压更大,还原峰更高,功率密度更强,但需注意长期运行时微藻生物膜增厚影响氧传质效率的问题.     

ASBR处理高浓度悬浮固体废物的工艺特性

在水力停留时间(HRT)分别为20、10、7.5、5d的条件下,进行了中温、高温厌氧序批式反应器(ASBR)处理热水解污泥的试验,在此基础上总结了ASBR处理高浓度悬浮固体废物的工艺特性.ASBR可以有效积累悬浮固体从而保持较高的固体浓度,但ASBR存在一“临界点”,即最大积累悬浮固体的能力,超过此临界点,反应器运行不稳.在稳态运行条件下,ASBR能保持较高固体停留时间(SRT)和微生物平均细胞停留时间(MCRT),在处理热水解污泥时,SRT和MCRT分别是水力停留时间(HRT)的2.53～3.73倍、2.03～3.14倍.因此,与传统的连续流搅拌反应器(CSTR)相比,ASBR的处理效率提高7.13%～34.68%.     

长期污水处理下无植物BRC渗透性能及脱氮性能间变化规律

通过对系统渗透系数及氮素浓度变化的长期监测,考察长期污水处理条件下无植物生物滞留池(Biological Re-tention Cell,BRC)渗透性能及脱氮性能之间的变化规律.结果表明,无植物BRC在长期污水处理运行过程中,TN去除率随着渗透系数的降低而降低.脱氮效率降低是由于系统内基质堵塞导致,渗透系数降低是由于...     

复极性三维电极电解法去除表面活性剂的研究

对复极性三维电极电解法处理阴离子表面活性剂废水进行了正交试验的研究,探讨了反应动力学及反应机理,结果表明该法是处理表面活性剂废水的有效方法。最佳的运行参数是填料为活性炭和玻璃珠体积比为2:1的混合填料,LAS初始浓度C0=250mg/L,pH=2,U=30V,t=60min,在该工况下LAS去除率可达90.6%。该法降解LAS的反应符合二级动力学。LAS的氧化降解的反应历程分为两步:LAS先被氧化降解为小分子的有机物(中间产物),接着,中间产物被无机化。经过120min的电解反应,中间产物的残留量较少。UV光谱分析证明石墨电极电解体系能够将LAS中的苯基氧化破坏。     

DEHP、DBP内分泌干扰活性的实验研究

利用MCF-7细胞增殖实验、细胞周期分析、细胞雌激素受体水平测定和断乳大鼠子宫增重实验探讨了邻苯二甲酸二乙基己酯(DEHP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)内分泌干扰活性及其可能的作用机制.结果表明,DEHP和DBP可诱导MCF-7细胞增殖、细胞内雌激素受体水平增高,对细胞周期无明显影响,DEHP不引起断乳大鼠子宫增重.推断DEHP和DBP可能并不是通过模拟雌激素而是引起体内天然激素受体水平改变等其他机制影响机体内分泌系统.     

重金属生物吸附研究中蜡状芽孢杆菌菌体微观形貌的原子力显微镜观察与表征

对蜡状芽孢杆菌在重金属生物吸附条件下细胞的界面形态及其变化情况进行了原子力显微镜成像观察与表征 .结果表明 ,在严格实验对照条件下未加入Pb(II)的空白菌体细胞呈杆状 ,单个细胞长约 3 3μm ,横截面分析结果为宽 1 9μm左右 ,高为 0 3～ 0 4 μm ,细胞壁表面比较光滑 ,细胞之间以竹节结构首尾相连排列成长杆状 ;吸附Pb(II)后细胞的体积则发生膨胀 ,单个细胞长约 3 9μm ,横截面分析结果为宽 3 1 μm左右 ,高约为 1 1 5 μm ,细胞壁表面变得比较粗糙 ,细胞之间较容易发生粘结 ,与对照空白菌体相比 ,细胞之间呈长杆状的竹节结构排列则变得很少 .采用截面分析曲线中形貌特征的高宽度比R对细菌细胞在云母基底表面的横向铺展变形作用进行了定量表征 (吸附铅离子后R值由 0 1 6 5变为 0 4 1 6 ) ,同时探讨了细胞在基底表面的横向铺展变形作用可能与细胞表面电荷影响细胞在基底表面的粘附性能密切相关 ,并受溶液pH、离子强度以及金属离子的暴露与吸附等外界因素影响而发生改变 .有关其详细机理 ,还有待在以后的研究工作中作进一步探讨     

聚磷菌富集实验及其内源特征探究

通过磷酸盐释放速率(PRR)测定、荧光原位杂交技术(FISH)及LIVE/DEAD细胞染色技术,分别研究了生物营养物去除(BNR)系统与富集聚磷菌(PAOs)序批式反应器(SBR)系统中PAOs在好氧环境下的衰减特征.结果表明,当富集聚磷菌SBR系统进料中碳源(三水合乙酸钠和丙酸)是以36d为一个循环周期方式投加时,即三水合乙酸钠24d和丙酸12d,系统中PAOs富集比例可达91%.测定与计算结果表明,生物营养物去除(BNR)系统与富集聚磷菌SBR系统中PAOs衰减速率分别为0.113d-1和0.181d-1,死亡速率分别为0.048d-1和0.036d-1.这说明由细胞死亡引起的PAOs数量衰减在两个系统中分别占细胞总衰减的42%(BNR)和20%(SBR),而由细胞活性降低引起的活性衰减分别占细胞总衰减的58%(BNR)和80%(SBR).由此可见,PAOs数量衰减在其细胞总衰减中只占较小一部分,而绝大部分衰减是由活性衰减所引起.     

芹菜根细胞壁对镉的吸附固定机制及其FTIR表征研究

对芹菜根细胞壁Cd的吸附固定机制开展了相关研究.芹菜根细胞壁Cd吸附的动力学实验研究表明,根细胞壁经酯化改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了42.6%,经氨基甲基化改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了21.0%,经果胶酶改性处理后其对Cd的累积吸附量相对降低了40.5%.同时,利用傅立叶红外光谱技术表征了芹菜根细胞壁上Cd吸附位点的官能团信息.研究结果表明,Cd主要与细胞壁纤维素、半纤维素和木质素中的羧基官能团发生结合作用,同时,根细胞壁上的蛋白质和果胶质也参与了Cd的结合.