重金属离子对亚硝化的影响研究

研究Mn~(2+)质量浓度对亚硝化的影响,确定在Mn~(2+)条件下实现亚硝化的运行参数。采用实际生活污水,pH控制在7.0~8.0,温度维持在28℃,DO质量浓度为1.0 mg/L。通过静态实验在不同Mn~(2+)质量浓度(5、10、15、20mg/L)条件下,研究NH_4~+-N的去除效果和NO_2~--N累积效果。Mn~(2+)质量浓度在5~10 mg/L时,NH_4~+-N去除率和NO_2~--N累积率稳定在80%以上。当Mn~(2+)质量浓度超过15 mg/L时,NH_4~+-N去除率只能维持在60%以上,NO_2~--N累积率最低时只有21.157%。低浓度的Mn~(2+)通过微生物所需微量元素形式促进亚硝化细菌的活性,但是高浓度的Mn~(2+)会发挥其重金属离子的毒性作用,抑制亚硝化细菌的活性。     

苯甲酸-~(13)C合成研究

以溴苯为原料,和镁反应制得格式试剂后与~(13)CO_2反应,酸化后生成苯甲酸-~(13)C。以消耗的~(13)CO_2计算,苯甲酸-~(13)C收率为77.5%。产品结构经质谱和核磁共振波谱等表征确定,纯度99.2%,同位素丰度98.4 atom%~(13)C。     

稳定同位素标记2-氨基丁酸-13COOH的合成

以丁酸-1-~(13)COOH为原料,经过酰化、溴代、胺化和水解制备得到2-氨基丁酸-~(13)COOH (5b),考察了各反应条件下对反应收率的影响,优化了各步反应的条件,最终收率为40%(以丁酸-1-~(13)COOH计)。该合成方法操作简单,中间体只需简单纯化,并且~(13)C同位素丰度不被稀释。产物经GC、MS、~1H NMR和FT-IR表征,结果表明,产物质量分数99%,~(13)C同位素丰度99%(以原子分数计)。     

双标记尿嘧啶核苷-(~(13)C,~(15)N_2)的合成研究

设计了以无水苯为溶剂,双标记尿素-(~(13)C,~(15)N_2)和丙炔酸为原料进行环化反应,粗品经脱色和重结晶后得到双标记尿嘧啶-(~(13)C,~(15)N_2)。在Ar气氛下,双标记尿嘧啶-(~(13)C,~(15)N_2)和1-乙酰氧基-2,3,5-三苯甲酰氧基-β-D-呋喃核糖反应,经处理后得到的中间体1-(2,3,5-三苯甲酰氧基-β-D-呋喃核糖基)尿嘧啶-(~(13)C,~(15)N_2)用氨水水解,即可得到双标记尿嘧啶核苷-(~(13)C,~(15)N_2)。该方法操作简单,中间体只需简单纯化,各步反应收率高,并且~(13)C、~(15)N同位素丰度不被稀释。产物经高效液相色谱法(HPLC)、MS、~1H NMR和~(13)C NMR表征,结果表明,双标记尿嘧啶核苷-(~(13)C,~(15)N_2)质量分数98%,~(15)N同位素丰度98%,~(13)C同位素丰度98%。     

2-甲氧基-3-异丁基吡嗪-(甲氧基-~(13)C)的合成研究

近年来,稳定同位素示踪技术在代谢组学的研究中起到了重要作用。以亮氨酰胺盐酸盐为原料,与乙二醛发生环化反应得到中间体2-羟基-3-异丁基吡嗪,再通过氯化反应制备2-氯-3-异丁基吡嗪,在碱性条件下和同位素标记甲醇-~(13)C发生缩合反应得到目标化合物。合成路线避免中间体由烯醇式变为酮式,避免得到目标产物的同分异构体,且操作简单,工艺流程短,副产物少,收率可达70%以上,~(13)C同位素丰度稀释低。产物经HPLC、MS、~1HNMR和~(13)CNMR表征,结果表明:化学纯度99%,同位素丰度98.8 atom%~(13)C。     

双标记1-氨基乙内酰脲盐酸盐-(2-~(13)C,~(15)N_3)的合成

以氨基脲盐酸盐-(2-13C,15 N3)为原料,经与苯甲醛缩合,在乙醇钠催化作用下,与氯乙酸乙酯缩合环化制得1-苯亚甲基氨基乙内酰脲,最后盐酸水解,制得1-氨基乙内酰脲盐酸盐-(2-13 C,15 N3)。合成路线优势在于反应条件温和,产物总收率高于65%。产品经IR、HPLC、NMR和MS表征结果表明:化学纯度>98.4%,13C同位素丰度>98%,15 N同位素丰度>99%。     

处理高氨氮废水亚硝化细菌培养实验研究

为培养适应高氨氮废水短程硝化要求的亚硝化细菌,采用选择性传代培养及序批式定向培养对亚硝化细菌富集过程及影响因素进行研究,分析了水温、p H、溶解氧浓度等培养条件对亚硝化效果的影响。结果表明,富集的亚硝化细菌为短杆状亚硝化单胞菌,菌体大小为0.75μm×0.3μm,在水温T=(28±1)℃、p H=(7.6±1)、ρ(DO)=(1.2±0.2)mg/L的培养条件下,随着培养时间的延长和初始氨氮浓度的提高,亚硝化细菌逐渐适应了高氨氮水质环境,亚硝化细菌浓度达到2.4×10~9 CFU/m L,氨氧化速率达到21.8 mg/(L·h),亚硝酸氮累积率≥96.0%。     

间歇曝气SBR处理火力发电厂废水的脱氮性能研究

采用间歇曝气序批式膜生物反应器(IASBR)合并处理火力发电厂的脱硝氨站废水和再生废水,研究不同再生废水水质和m(COD)/m(TN)运行条件下的脱氮性能。结果表明,进水Ca~(2+)浓度对脱氮稳定性影响大,m(COD)/m(TN)对脱氮效率影响大,当进水Ca~(2+)为332 mg/L时,NH_4~+-N去除率为96.0%,TN去除率分别为71.0%(m(COD)/m(TN)=1.7)和88.9%(m(COD)/m(TN)=3.7)。当进水Ca~(2+)质量浓度提高至750 mg/L时,NH_4~+-N和TN的去除率降至31.5%和29.8%,w(MLVSS)/w(MLSS)从61%降低至21%。将进水Ca~(2+)质量浓度降至61 mg/L并间歇排泥,w(MLVSS)/w(MLSS)和NH_4~+-N去除率分别提高至71%和99.1%,但TN去除率仅为26.0%(m(COD)/m(TN)=3.2),说明反应器遭受高Ca~(2+)冲击后,脱氮性能难以在短期内恢复。IASBR实现了在低碳氮比条件下的高效脱氮,在处理高氨氮低碳氮比废水上具有优越性,但控制进水Ca~(2+)质量浓度是稳定运行的关键。     

微生物燃料电池-好氧颗粒污泥系统中C/N对阴极微生物的影响

为了探索微生物燃料电池(MFC)更广泛的适用性，将好氧颗粒污泥(AGS)与MFC进行耦合，并采用序批式运行方式，固定进水化学需氧量(COD)为780 mg/L，通过改变NH₄⁺-N的质量浓度(39、50、78和156 mg/L)将COD与NH₄⁺-N的质量浓度之比(简称碳氮比，C/N)分别调节为20、15.6、10、5，研究了不同C/N对系统阴极室内微生物的多样性和菌群结构产生的影响。通过高通量测序分析显示，随着进水C/N的变化，阴极室内不同菌群的相对丰度都产生了明显的变化。在门水平下，当C/N=10时，最为丰富的变形菌门(Proteobacteria)相对丰度为45.0%，而当C/N=20时降为41.1%。在纲水平下，当C/N=5时，最为丰富的异常球菌纲(Deinococci)相对丰度均为27.2%，而当C/N=20时只有15.1%。当C/N=15.6和20时，阴极室内微生物的新陈代谢最高，相对丰度均为77.1%，对应的阴极好氧颗粒污泥代谢能力较强，对微生物降解COD具有重要作用。     

碳—13核磁共振在有机化学中的应用

~1H 核磁共振在化学中的应用早已为化学工作者熟知,本文着重介绍一下~(13)C 核磁共振在有机化学中的应用。碳的稳定性同位素~(13)C 的核自旋量子数 I=1/2,在磁场中有核磁共振吸收现象。~(13)C核磁共振是六十年代发展起来的一种新技术,但是一直到七十年代以后,由于引入了脉冲付里叶变换技术,~(13)C 核磁共振灵敏度低的困难才得以解决。因为碳原子是有机化合物分子的骨架,所以它在有机化学中对确定分子结构起着重要作用,而且~(13)C 核磁共     

激光化学法从二氟一氯甲烷中分离~(13)C同位素

加拿大和苏联等国实验用TEACO_2单频和多频红外激光,从二氟一氯甲烷(CKCIF_2)中分离~(13)C同位素,已经获得成功。与其他分离方法相比,其选择性高,能耗低,过程简单。采用二级分离,可将天然丰度1.1%的~(13)C浓集至95%以上,而生产成本估计不到常规法的30%。CKClF_2来源丰富且价廉,在工业上常作为生产C_2F_4及其聚合物的原料。通过红外激光分离出其中所含天然丰度为1.1%的~(13)C后,其余98.9%的~(12)CHCIF_2仍可作为聚四氟乙烯的生产原料,这样可得高值副产品(高浓~(13)C),从而可增加聚四氟乙烯生产的经济效益。文中介绍了激光化学法从CHCIF_2中分离~(13)C同位素的机理、实验和验证、与其他分离方法的比较、以及最新进展。     

有机物胁迫对亚硝化颗粒污泥性能的影响研究

以完全自养亚硝化颗粒污泥为对象,控制进水NH_4~+-N的质量浓度为80 mg/L,以乙酸钠为碳源,改变进水COD/ρ(TN),考察有机物添加对亚硝化颗粒污泥NH_4~+-N降解性能、产物组分的影响,系统阐述了进水COD/ρ(TN)对亚硝化颗粒污泥性能、不同氮形态变化规律和产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)的影响。结果表明,随着COD/ρ(TN)提高,运行周期数增加,NH_4~+-N降解速率下降,NO_2~--N比生成速率和NO_3~--N比生成速率下降,且NO_3~--N比生成速率受抑制更加显著,改变了产物中NO_3~--N和NO_2~--N的组分,导致对亚硝酸盐累积率反而有提高,产物中ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)保持在1.0~1.3内的持续时间增加,有利于为后续厌氧氨氧化脱氮提供良好的基质条件。     

SBR系统中半短程硝化的调控过程及菌群结构

采用序批式活性污泥法反应器(SBR)处理人工模拟高NH_4~+-N含量废水,研究半短程硝化的调控过程及微生物群落结构变化。结果表明,在NH_4~+-N的质量浓度140 mg/L、低DO含量(质量浓度约1.0 mg/L)和低游离氨(FA)含量(质量浓度约1.6 mg/L)条件下运行28 d后,开始出现NO_2~--N积累现象。提高进水NH_4~+-N的质量浓度至180mg/L后,NO_2~--N积累率上升至85%以上。经144 d的持续调控,出水ρ(NO_2~--N)/ρ(NH_4~+-N)保持在理论值1.32附近。在反应器运行过程中微生物群落多样性逐渐减少,而微生物群落丰富度仅在适应阶段迅速下降。主要功能菌氨氧化菌(AOB)相对丰度由接种时的0.12%上升至实现半短程硝化后的17.97%,其中,优势菌属为Nitrosomonas。而亚硝酸盐氧化菌(NOB)相对丰度最终保持在1.5%左右,说明调控方式可抑制NOB并促进AOB增殖。     

乙炔黑修饰碳糊电极测定汞离子

制备了乙炔黑修饰碳糊电极,通过循环伏安法研究了Hg~(2+)在裸碳电极和乙炔黑修饰碳糊电极上的电化学行为。实验结果表明,Hg~(2+)在乙炔黑修饰电极上有明显的氧化还原峰。同时对实验条件进行了优化,在该优化条件下,氧化峰峰电流随着Hg~(2+)浓度的增加在3.0×10~(-7)~2.4×10~(-5)mol/L范围内线性增加,检出限为2.3×10~(-8)mol/L。采用标准加入法成功地检测了模拟水样当中的痕量Hg~(2+)。     

混凝-Fenton深度处理印染废水反渗透浓水研究

针对含低分子溶解性有机物的印染废水反渗透浓水(PDROC),研究采用混凝-Fenton组合法对其深度处理。结果表明,在混凝沉淀处理单元,当进水pH为5,选择聚合氯化铝和聚二烯二甲基氯化铵分别作为混凝剂与助凝剂,其投加量分别控制在180 mg/L与30 mg/L时,UV_(254)和溶解性有机碳(DOC)去除率分别达到了48.9%和51.0%。在后续Fenton氧化单元,在DOC、H_2O_2的质量比为1/5.1,H_2O_2、Fe~(2+)的摩尔比为1/0.5,进水pH为3等优化条件下,其DOC去除率达到61.4%。组合工艺使PDROC中可溶性微生物产物和芳香族类物质被有效去除,且DOC的质量浓度从起初155.2 mg/L降至32.4 mg/L(COD为57.6 mg/L),达到GB 18918-2002一级B的排放标准。     

进水pH值对CASS工艺处理低浓度生活污水中氧化亚氮排放的影响

考察进水pH对CASS工艺处理低浓度生活污水中N_2O排放的影响,利用实时荧光定量PCR和16S rRNA高通量测序分析其机理。结果表明:随着进水pH值由6.6提高到9.0,氨氮去除率由39.5%提高到99.7%,总氮去除率由37.5%提高到45.7%;同时,单周期N_2O排放量从0.32 mg N/L增加到0.52 mg N/L。高进水pH值(8.4和9.0)下,反硝化功能基因nosZ、nirS和nirK丰度较高。微生物群落分析表明,随着进水pH的增加,氨氧化菌含量变化不大,而亚硝酸盐氧化菌含量则从2.58%增加至3.42%。反硝化优势菌种为Dechloromonas(1.36%~4.25%)和Zoogloea(0.75%~1.26%),Dechloromonas丰度随进水pH变化较大。     

~(13)C、~(15)N双标记氨基脲的同位素丰度测定

采用微量高温灼烧法制备样品气,运用同位素质谱测定稳定性同位素13 C、15 N双标记氨基脲(13C、15 N3-SEM)产品的13C、15 N同位素丰度。通过实验对影响测定结果准确度的相关因素进行了考察,确定了最佳质谱转化条件为:称取1mg 13C、15 N3-SEM.HCl样品,10mg微粒状氧化铜,放入玻璃样品管,于真空状态下熔封样品管。将样品管放入马弗炉,530℃反应4h。实验表明:测定结果具有良好的精密度、重复性及再现性,满足了稳定性同位素13 C、15 N双标记氨基脲产品的同位素丰度测定的要求。     

还原-中和-蒸发浓缩工艺处理沉钒废水

采用还原-中和-蒸发浓缩工艺处理沉钒废水,处理规模为70m~3/h。废水呈酸性,主要含有钒、铬、硫酸铵、硫酸钠等污染物,具有酸性强、成分复杂、水质变化大、毒性大、可生化性差等特点,在进水SS 400~500mg/L、CODcr 120~150mg/L、V~(5+)100~130mg/L、Cr~(6+)100~250 mg/L、(NH_4)_2SO_4 8 000~13 000mg/L、Na_2SO_4 40 000~60 000mg/L、pH值2.0~2.5、温度70~80℃时,对应其出水达到SS 40~70 mg/L、CODcr 50~100 mg/L、V~(5+)0.01~0.1mg/L、Cr~(6+)0.01~0.1mg/L、NH_3-N 100~200mg/L、pH值6~9的回用指标要求,为氧化钒生产提供了有力保障。该工艺流程简单,设备自动化程度高,初沉、还原、中和、沉淀、过滤等是该处理工艺的核心,保证了回用水水质,具有良好的经济及环境效益。     

MFC-好氧颗粒污泥系统中C/N对阴极微生物的影响

为了探索微生物燃料电池更广泛的适用性，本试验将好氧颗粒污泥（AGS）与微生物燃料电池（MFC）进行耦合，并采用序批式运行方式，固定进水COD为780 mg/L，通过改变NH4+的浓度（39、50、78和156 mg/L）将碳氮比（C/N）分别调节为5、10、15、20，研究了不同C/N对系统阴极室内微生物的多样性和群落结构产生的影响。通过高通量测序分析显示，随着进水C/N的变化，阴极室内不同菌群的相对丰度都产生了明显的变化。在门水平下，最为丰富的变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度在C/N=10时，占比为45%；而在C/N=20时，降为41.1%。在纲水平下，相对丰度变化幅度最大的异常球菌纲（Deinococci）在C/N=5时占比最大达到27.2%，在C/N=20时占比最小只有15.1%。在C/N=15和20的条件下，阴极室内微生物的新陈代谢相对丰度最高，为77.1%，对应的阴极好氧颗粒污泥代谢较强，这对微生物降解COD有着举足轻重的作用。     

无氰四元合金电镀工艺的研究

研究出一种无氰四元合金电镀工艺。通过对四元合金镀层和镀液性能进行测试,确定了最佳的镀液组成与工艺条件为:Sn~(2+)3.0~4.0g/L,Co~(2+)0.8~1.2g/L,Cu~(2+)12.0~13.0g/L,V5+0.2~0.4g/L,DS6008A300~500mL/L,DS6008B150~250mL/L,30~40℃,pH值6.0~8.0,0.6~1.2A/dm2。