常压供氢体系电场强化硫酸盐还原生物-电化学效应研究

针对氢气作为电子供体的硫酸盐生物还原速率缓慢的问题,设计生物电化学强化系统,采用附加直流电的方式,强化常压条件下供氢体系的硫酸盐还原过程.i≤1.50 mA时,随着电流的增大,硫酸盐还原速率增大,最佳电流强度为1.50 mA,平均还原速率是微生物单独作用的1.7～2.1倍.不同场强条件下电化学与生物学效应不同.当i≤1.50 mA时,电化学对生物过程的强化机制可能是电场/磁场促进硫酸盐还原菌（sulfate reducing bacteria,SRB）增殖、提高酶活性及代谢活性.当i>1.50 mA时,SRB活性受到电场的抑制,硫酸盐的代谢能力下降;当满足电势低于-0.69 V、 H₂分压为1.01×105 Pa时,体系发生以H₂为还原剂的电催化还原过程,但二者共同作用下的硫酸盐还原速率低于i=1.50 mA的情况.因此,基于能耗成本,施加低强度直流电场,利用电化学手段促进微生物的代谢,是强化常压供氢体系硫酸盐还原的重要途径.     

不同基质条件下透性处理对脱硫弧菌硫酸盐还原活性的影响

乙醇透性处理1株普通脱硫弧菌Desulfovibrio vulgaris Hildenborough(DvH)强化硫酸盐生物还原活性,研究不同基质条件下透性处理程度对其硫酸盐还原活性影响.当以H2为电子供体时,10%乙醇处理的DvH硫酸盐还原活性最强,其次为15%;当乙醇浓度>15%时,DvH硫酸盐还原活性显著降低.当以乳酸为电子供体时,最佳乙醇浓度为20%,其次为15%和10%,乙醇浓度达到25%时,DvH仍保持一定的还原活性.不同供体条件下DvH对透性处理程度的响应不同,是因为H2与乳酸在细胞内发生氧化的位置不同,从而胞内电子传递途径不同.确保供体与受体之间电子传递链的完整性是合理确定透性处理程度及透性技术应用的关键.