微生物反向电渗析反应器产过氧化氢的研究

微生物反向电渗析(Microbial reverse-electrodialysis electrolysis cell, MREC)是一种通过微生物产生的电能与浓淡水盐差能耦合形成的一种新型的生物电化学技术.本文对MREC阴极回收H_2O_2的运行条件与影响因素及同步产能效应进行了研究.结果表明,浓淡水流速及浓度比是影响H_2O_2产生的关键因素.在浓淡水流速为2 mL·min~(-1)、浓/淡水比为100时,MREC可以获得最大H_2O_2产量711.4 mg·L~(-1),产H_2O_2速率达到最大33.65 mg·L~(-1)·h~(-1),阴极回收率为19.77%.同时,对应的产电性能达到1.25 W·m~(-2).MREC反应器能够在无需施加外界能源的情况下获得较高的H_2O_2产量,为H_2O_2绿色生产提供了一条新思路.     

低强度超声波与酸、碱协同对污泥溶胞的影响

在能量密度为0.05W·mL-1和pH范围3.0～12.0条件下,研究了超声波辐射与酸、碱协同对污泥溶胞效果的影响.结果表明,溶解性化学需氧量(SCOD)、溶解性磷(SP)和溶解性糖(SA)含量随pH增大均呈先降后升趋势.当pH为3.0时,污泥溶胞效果不高,随污泥溶液碱性增强,SCOD、SP和SA含量随pH呈指数增长,说明强碱性环境有利于污泥溶胞.超声波辐射可显著提高污泥溶胞率,而且pH越大超声波辐射改善的溶胞效率越高.pH=11.0时超声波辐射60min以内,SCOD、SP和SA含量与时间均呈线性关系,超声波/碱协同污泥溶胞为一级反应.pH大于9.0的碱性条件下,超声波辐射和提高pH均可降低VSS/TSS.依据实验数据,应用非线性优化技术得到SCOD与pH和超声波辐射时间的数学模型,其平均相对误差小于2.6%.     

双筒型微生物燃料电池生物阴极反硝化研究

利用双筒型微生物燃料电池生物阴极实现电反硝化脱氮,考察外电阻大小、进水硝酸盐和有机物浓度对产电和反硝化的影响.当外电阻从50Ω下降到5Ω,硝酸盐去除速率由0.26 mg/(L.h)上升到0.76 mg/(L.h);在外电阻为5Ω时,亚硝氮积累浓度达55 mg/L;硝酸盐起始浓度在20～120 mg/L时硝酸盐降解满足0级反应,硝酸盐浓度对MFC产电影响不显著;亚硝氮的积累浓度随硝酸盐起始浓度增加而增加,最高可达到35 mg/L;有机物的加入能提高阴极反硝化速度,避免亚硝酸盐积累,对MFC产电影响不大.     

细胞冻融破碎对城市污泥中重金属浸出浓度的影响

利用反复冻融的方法对污泥细胞进行破碎,考察处理前后污泥重金属的浸出浓度和形态分布的变化,并通过扫描电镜和红外光谱分析污泥中微生物细胞形貌和有机化合物含量的变化.结果显示,经过细胞破碎处理后,污泥中重金属的浸出浓度增大,锌、镍、铬、镉和铜的浸出浓度比原始污泥分别增加了9.7%、5.1%、25%、9%和50%.不稳定态增加,锌和镍的不稳定态分别增加了20.4%和37.9%,锌、镍、铬和铜的有机态分别减少了4.2%、8.2%、1.2%和5.1%.细胞发生了形貌上的变化,细胞体破碎程度严重.细胞EPS以及污泥中的蛋白质、羧酸、多聚糖等有机基团含量明显减少.细胞破碎后污泥浸出浓度增加的主要原因是污泥中有机态的重金属转化成了其他不稳定态的重金属.     

燃料电池汽车氢源生命周期分析

运用生命周期评价方法对使用不同氢源的燃料电池汽车进行了分析.经过目的与范围的确定、清单分析、影响评价和结果解释,表明电解制氢方案的污染排放明显高于甲醇重整和汽油重整方案,而甲醇重整和汽油重整方案又高于天然气制氢和煤制氢方案,对于相同的制氢方案,液氢方案的排放略高于气氢方案.      

太阳电池阵基板原子氧防护膜试验评价研究

对太阳电池阵基板用涂有有机硅／SiO2杂化涂层的Kapton膜进行的工程化应用试验评价研究进行了介绍。通过真空下材料的出气试验,对材料的总质量损失（TML）和可凝挥发物（CVCM）进行了测试。进行了温度冲击试验、粒子辐照试验,对涂层的环境耐受性进行了研究。通过原子氧试验,对带涂层薄膜的原子氧剥蚀率进行了研究。此外还对涂层薄膜进行了力学性能试验和粘接性能试验,对带涂层薄膜的拉伸强度、胶接剪切性能及与基板胶接后的剥离性能进行了测试。试验结果表明防护涂层满足工程应用的技术要求。     

离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐对斜生栅藻的毒性效应

按照毒性试验标准方法研究了不同浓度离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]Cl)对斜生栅藻的影响,测定了半数抑制浓度(IC50)、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性以及藻细胞通透性的变化,观察了80mg/L[BMIM]Cl处理96h对藻细胞的影响.结果表明:[BMIM]Cl对斜生栅藻生长具有抑制作用,随着浓度的增大抑制率增加,叶绿素含量下降, 48h IC50、72h IC50和96h IC50分别为103.77、76.44和68.49mg/L.藻细胞对[BMIM]Cl有一定的氧化应激反应,CAT和SOD活性随[BMIM]Cl浓度升高而降低.[BMIM]Cl对藻细胞的细胞膜有一定程度的破坏作用,藻细胞通透性随浓度升高而增大,同时藻细胞的超微结构受到了[BMIM]Cl的影响,造成质壁分离,叶绿体片层断裂,线粒体嵴数量减少.     

氮对酵母菌-SBR系统效能及酵母形态的影响研究

在酵母菌-SBR系统处理高含油废水中研究了氮添加对酵母细胞形态、沉降性、废水处理效果的影响及恢复能力.结果表明,氮添加量直接影响到系统中酵母菌的生物量,沉降性、pH和处理效果;氮缺乏诱发某些酵母菌菌株细胞由酵母形态向真菌丝形态转化,进而影响到酵母菌的沉降性;从系统运行效果和稳定性方面综合考虑,运行时最佳的进水BOD/N为20/1;恢复最佳氮添加能提高不同程度缺氮系统的处理效果,并可使轻度菌丝化系统快速恢复酵母形态为主,但在短期内对高度菌丝化系统的恢复效果不明显.     

新型单室无质子膜微生物燃料电池性能研究

采用不锈钢金属丝阳极构建了管状单室无质子交换膜空气阴极微生物燃料电池(MFC),并以葡萄糖为唯一电子供体,研究MFC的性能.在室温下,初始ρ(CODCr)为496 mg/L,外接电阻为1 000 Ω时,该MFC可以连续产电,最高电压达235.11 mV,开路电压为461.00 mV,内电阻约2 820 Ω.实验条件下测得该MFC的最大功率密度为137.1 mW/m2,库仑效率为32.4%.采用该MFC进行了啤酒酿造废水处理对比实验,在进水ρ(CODCr)为15 900 mg/L,停留时间为96 h下,MFC对废水CODCr的去除率达40%～55%,比厌氧生物处理效率高5%～10%.表明MFC技术可以在获得电能的同时,强化有机废水的生物处理过程.     

Enrichment of fetal cells from maternal blood by high gradient magnetic cell sorting (double MACS) for PCR-based genetic analysis

For simple and effective isolation of fetal cells from peripheral maternal blood, we combined depletion of maternal cells and enrichment of fetal cells by high-gradient magnetic cell separation (MACS). First CD45⁺ and CD14⁺ cells were depleted from maternal peripheral blood mononuclear cells by MACS. From the depleted fraction, CD71⁺ erythroid cells were enriched up to 80 per cent by MACS. This ‘double-MACS’ procedure yielded an average depletion rate of 780-fold and an average enrichment rate of 500-fold, with approximate recovery rates of 40–55 per cent. For paternity testing, cells from unseparated blood and the various fractions were analysed for polymorphism of the HLA-DQ-A1 locus and D1S80 locus by the polymerase chain reaction (PCR). In CD45⁻/CD71⁺ sorted cells from maternal blood, but not in unfractionated cells from maternal blood or CD45⁻/CD14⁻ cells, paternal alleles could be detected. In the CD45⁻/CD71⁺ fraction, the relative frequency of paternal alleles compared with maternal alleles ranged from 1 in 20 to 1 in 200 (determined by titration and depending on the quality of separation and biological variation). In 7 out of 11 cases, between weeks 12 and 25 of gestation, we could identify paternal alleles by PCR, either HLA-DQ-A1 or D1S80. This double-MACS procedure is simple, fast, efficient, and reliable for non-invasive prenatal diagnosis.