共固定化醌还原菌群与蒽醌促进偶氮染料生物脱色

水溶性氧化还原介体可加速偶氮染料厌氧生物脱色,但会随出水而流失,造成二次污染.将醌还原菌群与非水溶性介体——蒽醌共固定化,考察了其对偶氮染料生物脱色的影响.克隆和RIS片段测序结果表明,醌还原菌群主要包括乳杆菌科(Lactobacillaceae)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)和拟杆菌科(Bacteroidaceae);共固定化醌还原菌群与蒽醌对10种不同结构偶氮染料的生物脱色速率提高1.3～2.1倍;共固定化菌球经10次循环使用后,对活性艳红KE-3B脱色率仍保持在85%以上.     

液晶彩色显示用负性蒽醌型二色性染料的合成

用1-氨基蒽醌、1,4-二氨基蒽醌、1,5-二氨基蒽醌、1,5-二氨基-4,8-二羟基蒽醌与对烷氧基苯甲酰氯反应,合成了17个对-(烷氧基苯甲酰胺基)蒽醌型负性的二色性染料。用1,5-二氯蒽醌、1,4,5,8-四氯蒽醌与正辛胺、正壬胺反应,合成了3个烷氨基蒽醌型负性的二色性染料。其中有14个是新的化合物。同时测定了染料分子在液晶中的有序参数,讨论了负的二色性染料结构的特点。     

醌类化合物修饰电极催化强化酸性红B电解脱色研究

考察了4种结构相似的醌类化合物(AQ,1,5-AQ,1,8-AQ和1,4,5,8-AQ)修饰电极对酸性红B电解脱色的催化强化作用。结果表明,酸性红B电解脱色的最佳条件:电解时间为4h,溶液pH值为3,电流密度为16mA/cm2;在此实验条件下,4种醌类化合物修饰电极提高酸性红B电解脱色效率为1.05~1.19倍,其大小顺序为1,8-AQ>1,5-AQ>AQ>1,4,5,8-AQ;通过测定1,8-AQ修饰电极电解酸性红B的脱色过程的UV谱图,发现其并未改变酸性红B脱色降解路径。     

生物降解高氯酸盐的影响因素研究

高氯酸盐的广泛应用带来了日益严峻的环境污染问题。从污水处理厂的活性污泥中富集有效降解ClO-4的微生物菌,通过批次实验考察影响高氯酸盐降解菌降解ClO-4过程中的多种因素,如温度、pH值、碳源、ClO-4浓度、硝酸盐、水溶性醌及非水溶性醌等。结果表明,在温度为30℃,pH值为7.5~8.5,CH3COO-质量浓度为2.4g/L时最适合ClO-4的降解。不同的NO-3浓度对菌群降解ClO-4的影响明显。ClO-4初始浓度越高,降解速率越快。筛选出了加速效果最好的水溶性醌AQDS,并且其最适投加量为1.44mmol/L。加速效果最好的非水溶性醌为1,5-二氯蒽醌,其最适投加量为0.090mmol/L。     

氧化还原介体催化强化Shewanellaoneidensis MR-1还原亚硒酸盐的研究

针对微生物还原亚硒酸盐过程普遍存在的时间较长的问题,考察了4种水溶性醌类介体(α-AQS,AQS,1,5-AQDS和AQDS)对奥奈达希瓦氏菌(Shewanella oneidensis MR-1)还原亚硒酸盐过程的加速作用,通过单因素试验优化了培养条件,对硒纳米颗粒的Zeta电位和粒径进行了表征。结果表明,4种醌类介体都加速了亚硒酸盐的还原,其中,AQDS的加速效果最显著;在pH值为8.0,温度为30℃,AQDS浓度为0.2mmol/L条件下,48h时亚硒酸盐的转化率达到100%;加入AQDS后会生成更大尺寸的硒纳米颗粒,并可能使硒纳米颗粒表面包裹的有机物质成分及含量发生改变。研究结果为Shewanella oneidensis MR-1修复亚硒酸盐污染的实际应用提供了理论依据。     

1 -氯蒽醌介体改性膜的制备及脱色应用

解决氧化还原介体易随水体流失的问题,以PVDF为膜基材,1 氯蒽醌为氧化还原介体添加剂,采用浸没沉淀相转化法制备氧化还原介体膜,并对改性前后的PVDF膜进行SEM、FTIR和XRD等表征,检测膜的水通量和BSA截留率等,对比原膜与介体膜对染料的脱色效率。结果表明,1 氯蒽醌可成功固载在PVDF膜上,1 氯蒽醌含量为2%时,所成膜表观平整,机械性能良好;改性后的PVDF膜孔隙变大,纯水通量从502 L·(m2·h)-1增高到915 L·(m2·h)-1,完全脱色时间由94 h缩短为46 h,效率提高了2倍。证明所制备的蒽醌介体膜有良好的电子传递能力,可有效提高脱色效率。     

糖多孢红霉菌酮还原酶域在羰基还原中的应用

为研究糖多孢红霉菌聚酮合成酶模块1的酮还原酶域,催化羰基还原的底物特异性和立体选择性,PCR扩增了该酶域的编码基因(eryKR1),并将其克隆到表达载体pET-28a,得到重组质粒pET-eryKR1,转化到Escherichia coli BL21(DE3)后,获得了重组菌株E.coli BL21(pET-eryKR1).将E.coli BL21(pET-eryKR1)和异源表达枯草芽孢杆菌葡萄糖脱氢酶基因的重组大肠杆菌E.coli BL21(pET-gdh1)进行双重组菌耦合,对4-氯乙酰乙酸乙酯、苯乙酮、2-辛酮和环己酮4种底物进行转化还原,利用气相色谱分析转化液,结果显示E.coli BL21(pET-eryKR1)对环己酮的还原效果较好,产物环己醇的得率最高可达93.24%,而对其他3种底物几乎没有还原能力.利用E.coli BL21(pET-eryKR1)2催化2-甲基环己酮不对称还原,产物主要为顺式-2-甲基环己醇,产率可达41.87%,产物的对映体过量值为74.81%.     

电聚合固定化介体催化强化2,6-二硝基甲苯生物还原

难生物降解的水溶性氧化还原介体会随出水而流失,造成二次污染.采用活性炭毡(ACF)电极上电聚合吡咯单体掺杂蒽醌二磺酸盐技术制备的固定化氧化还原介体,AQDS/PPy/ACF,考察了其作为一种新型固态介体催化2,6-二硝基甲苯(2,6-DNT)生物还原的可行性.结果表明,基体材料对聚吡咯复合材料的表面形貌特性影响很大,在铂片上形成的聚吡咯呈菜花状,而在ACF上则呈现微球状;AQDS/PPy/ACF对2,6-DNT具有较强的生物催化活性和催化稳定性;它的加入可使2,6-DNT的生物还原速率提高近4倍,一级降解动力学常数达到0.0345h-1;在该反应体系中,2,6-DNT首先被还原为中间产物2-氨基-6-硝基甲苯(2-A-6-NT),后者再被还原为终产物2,6-二氨基甲苯(2,6-DAT).     

二氧化钛光催化还原Cr(Ⅵ)的研究

用自制二氧化钛粉末光催化剂成功地处理了含Cr(Ⅵ)废水。提出了Cr(Ⅵ)光致还原的最佳条件,确立了当溶液酸度为0.5mol/LH2SO4,Cr(Ⅵ)质量浓度为80mg/L的50mL废水,催化剂用量为0.3g,光照时间4.0h时,Cr(Ⅵ)的光致还原率达95.0 %以上。同时对光催化转化Cr(Ⅵ)的机理进行了初步探讨,证明Cr(Ⅵ)的TiO2 光致还原遵循一级反应速率公式:lnC= -0.88t +4.38。     

1,5-双(邻甲氧基苯胺基)蒽醌多相合成研究

以Ullman反应为依据,采用工业上广泛使用的低毒二甲苯做溶剂,以铜粉做催化剂,乙酸钾做缚酸剂,通过1,5-二氯蒽醌与邻甲氧基苯胺的多相反应合成了1,5-双(邻甲氧基苯胺基)蒽醌,并详细考查了溶剂用量、催化剂用量、物料配比及反应时间等对反应的影响.发现在n(C14H6Cl2O2)∶n(C7H9NO)∶n(CH3COOK)=1∶10∶2.5,V(C8H10,mL)/ m(C14H6Cl2O2,g)=18,w(Cu)=5.3%,回流10 h的条件下,1,5-二氯蒽醌的转化率为97.8%,产物1,5-双(邻甲氧基苯胺基)蒽醌的产率为80.6%,溶剂回收率为86%.产物经MS、1H NMR、 IR及DSC分析证明结构正确.     

甲基橙对含钛炉渣可见光催化还原Cr(Ⅵ)的影响

采用硫酸盐掺杂的含钛高炉渣(sulfate-modified titania-bearing blast furnace slag,STBBFS)作为光催化剂,研究了可见光下,Cr(Ⅵ)单一体系和Cr(Ⅵ)-甲基橙(Cr(Ⅵ)-methyl orange(MO))复合体系对STBBFS光催化活性的影响.结果表明:酸性条件下,存在甲基橙时,Cr(Ⅵ)的光催化还原效率明显增强,Cr(Ⅵ)-MO复合体系中Cr(Ⅵ)的还原效率是Cr(Ⅵ)单一体系的1.35倍.Cr(Ⅵ)-MO复合体系中,Cr(Ⅵ)和MO的协同效应因子分别为18.3和39.8,说明Cr(Ⅵ)和MO之间存在较强的协同效应,存在有机物易于提...     

Cr(Ⅵ)浓度对MFC-颗粒污泥耦合体系运行效能及微生态的影响

Cr(Ⅵ)在水体环境中的污染不容忽视，探讨高效处理含Cr(Ⅵ)废水具有重要意义。本文建立了微生物燃料电池(MFC)-颗粒污泥耦合处理含Cr(Ⅵ)废水体系，考察了Cr(Ⅵ)浓度变化对该体系运行效能及微生态的影响。实验结果表明：当进水Cr(Ⅵ)浓度达到80 mg/L时，该体系对COD的去除率与Cr(Ⅵ)生物还原率分别达到92.71%和99.70%;循环伏安法(CV)显示其具有明显的还原峰，电化学阻抗谱(EIS)表明随着进水Cr(Ⅵ)浓度的增加，电荷转移内阻逐渐减小；进水Cr(Ⅵ)浓度增大到100 mg/L时，辅酶F₄₂₀活性最低为0.026 2±0.000 2 mmol/g, INT-ETS活性明显下降，仅为5.20±0.23μg/(mg·h);X射线光电子能谱特征峰结合能表明其主要由Cr₂O₃和Cr(OH)₃组成；高通量测序分析表明，该体系中的优势菌群为Chloroflexi和Proteobacteria,进水Cr(Ⅵ)浓度增大至100 mg/L,属水平的优势菌群由以Methanothrix、Meth...     

利用氢基质生物膜反应器去除地下水中的Cr(Ⅵ)

采用氢基质生物膜反应器(hydrogen-based membrane biofilm reactor,MBfR)生物去除地下水中的Cr(Ⅵ).MBfR膜表面氢自养还原菌利用氢气作为电子供体,进行自养还原反应,使水中Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),形成沉淀而去除.通过培养生物膜、改变进水Cr(Ⅵ)质量浓度和氢分压,启动驯化120 d后Cr(Ⅵ)去除率达83%,NO3--N去除率高于99%.3种影响因素的试验研究表明:氢分压、NO3--N负荷和pH值对Cr(Ⅵ)的去除有影响.增加氢分压有利于Cr(Ⅵ)的去除;而NO3--N负荷的增加则导致Cr(Ⅵ)去除效率降低;Cr(Ⅵ)还原对pH值较为敏感,最佳pH值为7.0(最高去除率达78.2%),pH值小于7.0或大于8.0时都会造成去除率显著降低.试验表明,利用氢基质生物膜反应器处理含Cr(Ⅵ)以及NO3--N和Cr(Ⅵ)污染共存的地下水体具有一定应用潜力,关键控制因素有氢分压、NO3--N质量浓度和pH值.     

一株Cr(Ⅵ)还原菌的鉴定及其还原特性

从长沙铬盐厂区的被污染土壤中分离获得一株具高效还原高浓度Cr(Ⅵ)的细菌,利用PCR扩增获得该菌16S rDNA部分序列,经测序和比对确定菌株为Pannonibacter sp..研究该菌株的生理特性、培养条件以及还原六价铬的最佳条件.研究结果表明,该菌为革兰氏阴性菌,显微镜下观察为短杆状,好氧;该菌在pH为9,温度为30℃时生长最好;pH为8,30℃时六价铬还原效果最佳;16 h内可将质量浓度为300 mg/L的Cr(Ⅵ)还原90%以上.     

黑曲霉分泌微生物絮凝剂的效果及其絮凝特性

为了降低黑曲霉分泌絮凝剂的培养成本,提高微生物絮凝剂活性和产量,优化了培养条件,获得该菌产絮凝剂的最佳培养条件为:初始pH 7条件下,25℃恒温培养48 h,此时制备的絮凝剂对高岭土絮凝率达到96%以上.利用红外光谱法分析絮凝剂成分,推断其主要由多糖、核酸和蛋白质构成.在此基础上研究微生物絮凝剂对污泥脱水和Cr(Ⅵ)还原能力,结果显示黑曲霉分泌的微生物絮凝剂对污泥脱水有良好效果,当其投加质量浓度为27mg/L时,污泥含水率从97.1%降至78.2%.微生物絮凝剂处理Cr(Ⅵ)溶液时,对低质量浓度Cr(Ⅵ)还原效果较好,在pH值1~5,还原能力均较高,对质量浓度为20 mg/L的Cr(Ⅵ)的还原率均大于99%.     

Ch-1菌还原碱性介质中Cr(Ⅵ)的反应动力学

通过研究Ch-1菌还原碱性介质中Cr(Ⅵ)过程Cr(Ⅵ)浓度的变化规律,确定初始pH值和细菌接种量对反应速率的影响,建立不同条件下的反应动力学方程,计算相应的反应表观活化能,得到了按细菌接种量划分的Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的反应控制区域图。研究结果表明:当初始pH值为8～10时,Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的反应速率基本相同,当pH<8和pH>10时,反应速率逐渐减小。Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的反应为零级反应,但细菌接种量减少,反应速率减小,反应表观活化能增大。细菌接种量分别为50%,30%,20%,10%和5%时对应的反应速率常数分别为57.521 1,51.630 6,45.976 4,24.002 5和7.326 5,表观活化能分别为6.89,14.75,19.24,33.54和72.52 kJ/mol;Cr(Ⅵ)的细菌还原反应随着细菌接种量的增加逐渐由内扩散控制区转入混合控制区,当细菌接种量减少至近9%时,转入化学反应控制区,并由此确定了Ch-1菌还原Cr(Ⅵ)的最佳工艺条件:温度为30℃,pH值10,细菌接种量为20%。     

啤酒工业发酵副产品用于含铬废水处理的生物吸附研究

采用海藻酸钠和聚乙烯醇作为基质,利用包埋的方法将啤酒工业发酵副产品和磁性纳米颗粒进行固定,制备了具有生物功能的磁性吸附剂,用于Cr(Ⅵ)废水的生物吸附处理,在外加磁场的作用下,实现迅速地对固液相进行磁性分离.研究结果表明,pH为2的酸性溶液利于该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附,最佳吸附温度为28℃.铬的吸附特性为:约88%的Cr(Ⅵ)被直接吸附,约12%的Cr(Ⅵ)被吸附剂还原为Cr(Ⅲ).该吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型.5次吸附-解吸附循环实验,该吸附剂对六价铬的吸附和解吸附均保持良好的性能.同时该生物功能磁珠还表现出了分离上的优势.图5,表1,参14.     

Keggin型磷钼酸盐超分子配合物的合成及光催化还原Cr(Ⅵ)的应用

通过水热法合成了一例Keggin型磷钼酸盐超分子配合物,化学式为(H_2bpe)(Hbpe){PMo_(12)O_(40)}·6H_2O (1)(bpe=反式-1,2-双(4-吡啶基)-乙烯).通过使用单晶X射线衍射、红外光谱、X射线粉末衍射、热重、循环伏安、固体可见漫反射光谱等测试手段对其结构、氧化还原性能以及光学活性进行了表征,并将其用于光催化还原Cr(Ⅵ)反应体系中.结构分析表明,化合物1中的无机部分由离散的[PMo_(12)O_(40)]~(3-)阴离子簇组成,该阴离子簇通过与有机抗衡阳离子之间的氢键作用连接形成三维超分子结构.化合物1具有宽的可见光吸收和合适的能带结构,在光催化还原Cr(Ⅵ)反应中展现出良好的光催化活性.在80 min内,Cr(Ⅵ)还原转化率可达到72%.经过4次循环后,结构依然保持良好.该工作为设计和制备高效的多酸基Cr(Ⅵ)光催化剂提供了新的方法.     

利用氢基质生物膜反应器同步去除多种污染物

利用氢基质生物膜反应器(hydrogen-basedmembrane biofilm reactor,MBfR)对含有多种氧化性污染物包括硝酸盐(NO3--N)、硫酸盐(SO24-)、溴酸盐(BrO3-)、六价铬(Cr(Ⅵ))和对氯硝基苯(p-CNB)的模拟地下水进行同步去除试验研究.结果表明,MBfR中生长于中空纤维膜表面的氢自养还原菌利用氢气作为电子供体进行自养还原反应,将水中NO3--N还原成N2,SO24-还原成硫化物(S2-/H2S),BrO3-还原成Br-,Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),p-CNB逐步还原成对氯苯铵(p-CAN)和苯胺(AN).通过生物还原达到对氧化性污染物的去除或毒性的降低.在氢分压为0.06MPa和水力停留时间为4.67h条件下,经过生物膜驯化及32d的连续运行,反应器对各种氧化性污染物的去除性能达到稳定:NO3--N和BrO3-近于完全去除,SO24-去除率达19.8%,Cr(Ⅵ)去除率达85.8%,p-CNB去除率达86.1%.研究表明,利用氢基质生物膜反应器处理含多种氧化性污染物的地下水可行,且具有一定应用潜力.     

纤维单胞菌和单质铁协同作用处理含铀废水

在电子中介体蒽醌-2-磺酸钠(AQS)存在条件下,探讨了革兰氏阳性兼性厌氧菌(Cellulomonas sp)与单质铁(ZVI)协同作用处理水中U(Ⅵ)的效果和相应机理.实验结果表明:在厌氧环境下,单质铁与纤维单胞菌去除U(Ⅵ)存在明显的协同作用.AQS存在条件下,在24 h内、p H为7、温度为30℃时,ZVI与纤维单胞菌协同作用,U(Ⅵ)去除率为97.6%;在ZVI对照中,U(Ⅵ)去除率仅为11.7%.在无细胞对照组中未观察到U(Ⅵ)减少.Cu2+、Ca2+等离子的共存对U(Ⅵ)去除有明显的抑制作用,与其他离子相比,Mn2+、Cr6+的抑制作用较小.SEM-EDS分析表明,纤维单胞菌去除U(Ⅵ)后表面形态发生了改变,菌体表面形成了较多不规则突起且菌体表面覆盖有铀沉淀物.XPS结果表明:铀与纤维单胞菌相互作用后以U(Ⅳ)和U(Ⅵ)的混合物存在.通过XPS的峰面积计算,纤维单胞菌还原U(Ⅵ)后,U(Ⅳ)和U(Ⅵ)的含量分别为61.9%和38.1%,且溶液中的铀大部分是稳定的UO2.