壳聚糖改性红壤去除铜绿微囊藻

研究了聚合氯化铝铁和壳聚糖改性对高岭土、海泡石和红壤去除水中铜绿微囊藻效果的影响。结果表明,壳聚糖改性的红壤对铜绿微囊藻的去除效果最好,其生成絮体密实度大,抗扰动能力强。当改性红壤的投加量为50 mg/L时,叶绿素a和铜绿微囊藻去除率分别达到98.0%、95.1%。该絮凝剂适应性好,在pH为3.0~6.0的范围内对铜绿微囊藻均可取得很好的去除效果,对叶绿素a和浊度的去除率可达90%以上。壳聚糖通过包裹红壤颗粒,借助壳聚糖的粘结架桥和电中和能力,大幅度提高了红壤的絮凝性能。该絮凝剂处理富藻水,具有絮凝效果明显、絮体密实度大、投加量少、绿色环保、经济等优点,在工程上具有较大的实用价值。     

插层蒙脱土去除铜绿微囊藻的研究

采用离子交换法制备了烷基糖苷季铵盐插层蒙脱土(简称插层蒙脱土)材料,采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、差热/热重联用热分析(DSC/TG)仪和X射线衍射(XRD)仪对其进行表征,并使用插层蒙脱土去除水中铜绿微囊藻,最后通过对藻絮体形态的表征分析了插层蒙脱土的除藻机制。XRD测试结果表明,烷基糖苷季铵盐可以插入蒙脱土的层间,使蒙脱土001晶面的层间距增大;DSC/TG测试结果表明,当烷基糖苷季铵盐用量为一倍蒙脱土离子交换容量时,其插入到蒙脱土的量为13.07%(质量分数);当铜绿微囊藻为2.81×108个/L,插层蒙脱土投加量为0.040g/L,藻液初始pH为8时,叶绿素a和浊度的去除率分别可以达到93.02%和90.1%;插层蒙脱土可以通过网捕絮凝作用去除铜绿微囊藻,当它与藻细胞接触时,其层间插入的烷基糖苷季铵盐可以缓慢释放,抑制絮体中藻细胞的活性,并且不会发生藻絮体反漂现象。     

天然橄榄石对水体铜绿微囊藻的去除效果

为开发安全、高效、廉价的水华控制技术,选择铝土矿、磷铁矿、黄铁矿、铬铁矿及橄榄石等10种天然矿物材料,以水体铜绿微囊藻为研究对象,通过跟踪测定其叶绿素a的变化,研究了天然矿物对水体铜绿微囊藻去除特性,并探讨了天然橄榄石去除铜绿微囊藻的影响因素及去除机理。结果表明:相同条件下天然橄榄石具有最高的除藻能力;矿物用量及藻密度对橄榄石除藻过程影响最大,其次为pH及水温,光强影响最小;当橄榄石浓度为1.5 g·L-1,藻密度1.7×106 cells·mL-1、水温15℃、反应介质为弱酸性或中性(pH 5～7)时,吸附1 h后,叶绿素a去除率高于96%。进一步分析可知,天然橄榄石主要通过静电作用对铜绿微囊藻进行吸附,进而使藻细胞絮凝沉降,部分藻细胞破裂分解,同时天然橄榄石在反应过程中吸附培养基中的营养盐,造成藻细胞营养缺少,从而对藻细胞的生长造成一定的抑制作用。     

不同水温下鲴鱼对铜绿微囊藻的控制作用及对水质的影响

在室内受控模拟条件下开展实验,研究了在19、23、27、31、35℃5个水温梯度下鲴鱼对铜绿微囊藻和水质的影响。研究结果表明,在不同水温下,鲴鱼对铜绿微囊藻具有较强的控制作用,实验结束时铜绿微囊藻密度减少至初始密度的18%~30%,摄食率和消化率分别为6.83×104~8.32×104cells/(g·d)、93%~98%;叶绿素a的去除率为68%~88%;实验组TP、TN去除率分别为22%~25%、20%~38%,对照组的分别为80%~94%、28%~40%。对照组NH+4-N浓度变化很小(0.071~0.073 mg/L),而实验组氨氮浓度显著增大(2.222~3.645 mg/L),分别为初始值的31、34、42、51和46倍。     

壳聚糖改性粘土对高藻水中藻类的絮凝去除

对壳聚糖改性粘土用于天然高藻水中藻类的絮凝去除进行了研究。实验表明,经壳聚糖改性后的粘土对高藻水中藻细胞有较好的去除效果。粘土的种类对除藻效果有一定影响,其中以高粘凹凸棒石为最佳,其最佳投加量为66mg/L(壳聚糖6 mg/L),此时的叶绿素去除率达到95.45%。相比单独投加壳聚糖,粘土的加入增加了絮体密实度,减少了絮体体积,并使絮体分布更均匀。粘土的粒径对絮凝效果基本没有影响,粒径范围在25～74μm时,改性粘土对藻细胞的凝聚效果是一致的。经壳聚糖改性的粘土在酸性条件下絮凝效果较好,当pH值大于7时,其絮凝能力迅速下降。     

阳离子化壳聚糖改性黏土絮凝去除藻华

壳聚糖改性黏土可以用于治理藻华,但未经改性的壳聚糖具有电荷密度小、溶解度小、pH适用范围较窄以及分子质量较小等缺点,影响了壳聚糖改性黏土除藻的性能。为了优化壳聚糖的絮凝除藻性能,以二甲基二烯丙基氯化铵为阳离子醚化剂,在微波条件下对壳聚糖进行改性合成阳离子型壳聚糖,并研究了阳离子壳聚糖溶解度随pH的变化,以及用它改性后的黏土颗粒的表面电位的变化,并对阳离子壳聚糖改性黏土和壳聚糖改性黏土的絮凝除藻性能进行比较。结果表明,阳离子壳聚糖在酸性和碱性条件下都具有很好的溶解性,经其改性后的黏土颗粒的等电点(pH 10.8)显著高于壳聚糖改性黏土的等电点(pH 9.5)。在絮凝实验中,阳离子壳聚糖改性黏土的最大除藻率达到99%,藻絮体粒径为978μm,即使在pH为10时,仍有87%的去除率。结果表明,阳离子壳聚糖改性黏土的除藻性能明显优于未改性的壳聚糖改性黏土。     

钙离子对混凝去除水体中铜绿微囊藻的影响

以铜绿微囊藻为对象,研究了钙离子对聚合氯化铝(polyaluminumchloride,PAC)混凝沉淀藻细胞的影响及其可能的机理。结果表明,添加钙离子对PAC混凝去除模拟水样藻细胞和浊度均具有促进作用。在PAC摩尔浓度较低时(0.02 mmol·L~(-1)),最高可将除藻率和除浊率分别提高66.4%和76.8%。三维荧光及总溶解性有机碳(total(dissolved organirc carbon,TDOC)分析表明钙离子对去除水中溶解性胞外有机物(dissolved extracellular organic matter,dEOM)没有显著作用。利用Zeta电位和絮体形态对其影响混凝除藻效果的可能机理进行探究,发现钙离子能通过压缩双电层和吸附电中和提高藻细胞表面的Zeta电位,从而促进胶体脱稳凝聚。推测钙离子通过与铜绿微囊藻表面的黏附型胞外有机物(bound extracellular organic matter,bEOM)发生阳离子架桥作用促进藻细胞脱稳混凝沉淀。钙离子能够促进铜绿微囊藻脱稳,但是絮体粒径、强度、恢复能力的主要影响因素还是PAC摩尔浓度。     

铜绿微囊藻生长条件优化模拟研究

采用Plackett Burman实验设计与响应曲面法(RSM)相结合,研究了环境因子对铜绿微囊藻生长的影响。首先采用Plackett-Burman设计对影响藻细胞生长的环境因子进行筛选,结果表明:温度、NaNO3、K2HPO4、Ferric.Citrate对铜绿微囊藻的生长有重要影响,各因子影响值大小为E温度EK2HPO4ENaNO3EFerric.Citrate。在此基础上,用Box-Behnken设计对铜绿微囊藻的生长条件进一步优化,通过对藻细胞最大现存量与各考察因子之间的输入响应关系进行分析,结果表明:铜绿微囊藻的最佳生长条件是:温度为29℃,NaNO3为1.059 mmol/L,K2HPO4为0.057 mmol/L,Ferric.Citrate为0.024mmol/L,此时藻细胞的最大现存量为10.8293×105cells/mL。     

四羟甲基硫酸鏻去除铜绿微囊藻效果及其机制研究

研究了四羟甲基硫酸鏻对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的去除效果及机制.结果表明,四羟甲基硫酸鏻半效应浓度(EC50)与藻细胞数目呈正相关,线性方程为:Y=0.628 2X+0.956 4,R2=0.997 3(其中Y为EC50,mg/L;X为处理48 h后铜绿微囊藻细胞数目,106个/mL).11.0 mg/L四羟甲基硫酸鏻处理铜绿微囊藻36 h后,藻细胞可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)活性、丙二醛(MDA)较对照组分别提高10.47%、11.31%、140.98%,四羟甲基硫酸鏻能够显著破坏藻细胞膜通透性,提高酯酶活性.四羟甲基硫酸鏻通过破坏藻细胞膜,造成膜脂过氧化,干扰藻体正常代谢而除藻.     

丙烯酸改性壳聚糖磁性颗粒处理模拟废水中氨氮

以去除水产养殖废水中的氨氮，寻找安全快速高效的吸附剂为目的。以壳聚糖为原料制备丙烯酸改性壳聚糖磁性颗粒，采用单因素及正交实验方法优化制备条件，研究振荡吸附条件对吸附量的影响，进行吸附等温模型和吸附动力学研究。结果表明，最佳制备条件，丙烯酸4 mL、磁流体0.75 g、过硫酸铵1 g、戊二醛1.5 mL；最佳吸附条件，废水pH值5~9、吸附剂浓度3 g/L、吸附时间10 min；吸附过程符合二级动力学模型，以化学吸附为主；液膜扩散为限速步骤；氨氮最大吸附量为77.16 mg/g，远高于其他传统吸附剂。研究表明，丙烯酸改性壳聚糖磁性颗粒对模拟水产养殖废水的氨氮去除效果显著，具有很好的应用前景。     

铜绿微囊藻的胞外有机物对不同混凝剂除藻效果的影响

为了保证水厂在高藻条件下的安全清洁供水,以分布较为广泛的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)为研究对象,采用2种铝系混凝剂AlCl3和聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PACl)进行烧杯混凝实验,考察混凝过程中铝形态对除藻的影响,分析铜绿微囊藻的胞外有机物(extracellular organic matters,EOM)对藻去除的影响机制。结果表明:在PACl浓度为0.04 mmol·L~(-1)时,对藻细胞及浊度的去除率均为90%,而AlCl_3摩尔浓度为0.08 mmol·L~(-1)时,藻细胞及浊度去除率才达到90%;在制备PAC时,会水解产生大量中等聚合形态、性质稳定的Alb,在弱酸性到弱碱性的范围(pH为6～8)内,Alb对藻细胞去除率均可达到95%以上;而AlCl_3只有在比较窄的pH范围内形成原位Al_b,AlCl_3只能在较窄的pH范围内(pH为6～6.5)保持95%藻细胞去除率。与AlCl_3相比,PACl可去除更多表观分子质量为200～300 Da的胞外聚合物,同时PACl混凝后得到的絮体密实度大于AlCl_3。以上结果为研究铝系混凝剂强化去除藻的胞外有机物提供了参考。     

聚乙烯醇-海藻酸钠固定铜绿微囊藻对磷的吸附

利用聚乙烯醇与海藻酸钠固定包埋铜绿微囊藻,通过正交实验获得聚乙烯醇溶液浓度、海藻酸钠溶液浓度及铜绿微囊藻液量去除磷的最佳配比,研究溶液起始pH值、反应时间、磷初始浓度对固定化小球吸附磷的影响。结果表明,固定化小球的最佳制备条件为聚乙烯醇质量分数6%,海藻酸钠质量分数0.5%及铜绿微囊藻浓度2×107个/mL;固定化小球吸附磷的最适起始pH值为6～8,吸附达到平衡的时间为9～12 d,初始磷浓度为1.00 mg/L时去除率最高,达到79.19%。     

藻类生长期对改性蛭石絮凝除藻的影响

以水华微囊藻为研究对象,采用壳聚糖改性蛭石,研究了藻类不同生长期的除藻效果及其影响机制,结果表明平均藻细胞去除率为:对数期稳定期衰亡期迟缓期衰亡后期,衰亡后期EOM含量是对数期的4.6倍,藻细胞去除率仅为30%左右,是对数期的1/3。其原因与不同生长期Zeta电位和胞外分泌物(EOM)的变化有关,衰亡后期的电负性显著增强,且EOM含量也显著增大。过量的EOM会增大改性蛭石的投加量,当达到相同去除率时,未移除EOM藻液的投加量是移除EOM藻液的3倍。EOM对絮凝除藻具有低促高抑的作用,低浓度(DOC10 m L)时EOM可发挥吸附架桥作用,利于絮凝;高浓度(DOC30 m L)时EOM的电负性发挥主导作用,抑制絮凝。     

活化粉煤灰改性壳聚糖絮凝除藻的研究

将活化后的粉煤灰滤液对壳聚糖进行改性,研究其絮凝除藻性能.实验表明,改性后的壳聚糖除藻性能优良,较少的用量(0.5 mL)可去除接近90%的藻.而分泌可溶性的胞外有机物(EOM)会优先争夺絮凝剂--壳聚糖,导致其投加量增加.适当增加改性壳聚糖投加量可以使藻絮体密实,增强抗水流冲击能力,由此展开改性壳聚糖投加量与絮凝除藻的动力学研究.最后,测定了絮凝上清液的藻光合活性,发现投加改性壳聚糖后有效降低了藻光合活性,防止水华二次爆发.     

大气压等离子体射流对水中铜绿微囊藻的灭活作用

以铜绿微囊藻为研究对象,将空气源大气压等离子体射流(APPJ)引入到液相,构建新型的大气压等离子体射流液相反应体系,考察了不同APPJ处理方式对铜绿微囊藻的灭活效率,观察了放电处理的藻细胞形态,分析了培养基p H的变化和液相产生的主要活性物质(H2O2和O3)对藻灭活的作用,并探讨了APPJ灭活铜绿微囊藻的作用机理。研究结果表明,当电压为7 k V,空气气体流速为4 L/min,藻液吸光度约为0.200,铜绿微囊藻的灭活率达到99.16%;处理后的藻发生细胞变形和破裂;处理后的藻液中产生H2O2和O3等活性物质,同时产生大量的NO-3和NO-2离子,导致液相p H迅速下降。通过考察主要活性物质(H2O2和O3)及藻液p H因素发现,单一因素灭活效果不佳,主要活性物质(H2O2和O3)和p H的组合因素是APPJ灭活水中铜绿微囊藻的主要原因。     

不同浓度Mn2+对铜绿微囊藻的生长及其生物可利用性的影响

利用MA培养液进行藻类增长潜力(AGP)试验,考察了不同浓度Mn2 对铜绿微囊藻生长及其生物可利用性的影响.结果表明,Mn2 为0 mg/L时,铜绿微囊藻生长受到很大抑制,叶绿素a含量较低;Mn2 为0.7～6.0 mg/L时,铜绿微囊藻生长较快,叶绿素a含量都较高,并且相互差异不明显;Mn2 为12.0 mg/L时,可能对铜绿微囊藻生长产生了毒性,生长受到抑制,且叶绿素a含量较低;Mn2 在藻类正常生长所需浓度范围内,其生物可利用性与溶液中Mn2 浓度呈正相关.     

水华束丝藻与铜绿微囊藻净化水体氮磷及其脂质积累过程比较

选取水华束丝藻与铜绿微囊藻作为典型水华蓝藻,探索水华蓝藻净化水体及合成生物柴油的潜力.采用氮磷浓度为NH4-N 7.5 mg/L,PO43--P 1.0 mg/L的模拟污水,重点考察了在光照强度与温度不同的条件下2种微藻对氮磷的去除率,并利用尼罗红荧光染色法测定了微藻中的中性脂含量.结果表明,2种藻对PO43--P的去除率均较高,最高达到98％,对NH4+-N的去除率稍低,最高为52％.水华束丝藻及铜绿微囊藻均具有较强积累中性脂的能力,适宜的温度与光照条件有利于微藻对氮磷的去除及细胞中脂类的积累.2种藻均在光照强度为12 000 lx时中性脂含量更高.水华束丝藻在温度为18 ～22℃条件下,生长更优,氮磷净化效果较好,中性脂积累能力更强.而铜绿微囊藻在温度为22～ 26℃时表现更好.     

一株铜绿微囊藻溶藻真菌的分离鉴定及溶藻特性

从富营养化水体和土壤中分离筛选出一株溶藻真菌菌株JHQ3,通过ITS序列分析对溶藻真菌JHQ3进行鉴定,并研究了该菌株对铜绿微囊藻的溶藻方式和溶藻特性。结果表明：菌株JHQ3的ITS序列与萨氏曲霉属(Aspergillus sydowii)同源性达100%,菌株JHQ3属于萨氏曲霉属(GenBank登录号为OP363844);溶藻真菌JHQ3对铜绿微囊藻的作用方式以直接溶藻作用为主,间接溶藻作用为辅;在30℃时菌液溶藻效果最好,溶藻率高达94.06%;在pH为7时,溶藻率最高,为83.39%;菌液浓度大于10^-3(即稀释10³倍)时,其溶藻效果随菌液浓度的增加而增强;光暗比为12 h∶12 h时,溶藻效果较好,具有较好的工程应用价值;添加表面活性剂乙二胺四乙酸和Tween-80会抑制溶藻效果。溶藻菌株JHQ3能有效抑制铜绿微囊藻繁殖,在富营养化治理方面具有较好的应用前景。     

曝气对遮光条件下藻类消亡的影响

以斜生栅藻和铜绿微囊藻为材料,分析低光照度范围内藻类光合作用特性和呼吸速率,研究曝气对遮光条件下藻类消亡过程的影响.结果表明,(25±1) ℃时斜生栅藻和铜绿微囊藻的光补偿点分别为600、720 lx,呼吸速率分别为89、57 μmol/(mg*h);光照度低于光补偿点,藻类内源呼吸导致水体DO浓度降低;单纯遮光(光照度为0 lx)处理7 d,斜生栅藻和铜绿微囊藻生物量去除率(以OD650计)分别为17.2%和39.1%;增加曝气措施后,斜生栅藻和铜绿微囊藻去除率分别上升到71.3%和92.0%,曝气能有效促进藻类消亡.实验数据拟合结果证明,藻细胞消亡符合藻细胞内源呼吸-衰减模型.     

溶藻放线菌改性制剂对铜绿微囊藻的控藻能力研究

采用喷雾干燥法制备了一种溶藻放线菌粉剂,此粉剂按1∶10 000的质量比投加4 d后对铜绿微囊藻的溶藻效率可达90%,该粉剂经过壳聚糖改性处理后,在1∶20 000的质量投加比下,0.5 h即可絮凝去除90%的藻细胞,4 d后的溶藻效率仍可达80%。由于既能快速絮凝除藻,又能长效溶藻,使得改性溶藻放线菌粉剂具有更为广阔的应用前景。