常压室温等离子体生物诱变育种及其应用研究进展

大气压射频辉光放电（RF APGD）等离子体具有大气压下操作不需要真空系统、气体温度低、活性粒子浓度高、放电均匀性好、可控性强等特点,能够与各类生物分子发生作用,在生物技术中的应用受到广泛的关注。本研究团队将RF APGD等离子体射流引入生物诱变育种领域,对其物理特性及其与生物大分子和整细胞的作用机制进行了系统研究,并将其开发成新一代高效诱变育种仪,命名为常压室温等离子体（ARTP）诱变育种仪。实践证明,ARTP诱变育种仪具有对操作者安全、环境友好、操作简便、突变快速、突变率高、获得的突变体性状稳定等特点,目前已成功应用于包括细菌、放线菌、真菌、酵母、微藻等在内的四十余种微生物的诱变育种。本文将对ARTP生物育种技术的最新研究进展进行综述,以期ARTP快速生物突变技术在生物进化研究及工业生物菌种改造上发挥重要作用。     

常压室温等离子体生物诱变育种及其应用研究进展

大气压射频辉光放电(RF APGD)等离子体具有大气压下操作不需要真空系统、气体温度低、活性粒子浓度高、放电均匀性好、可控性强等特点,能够与各类生物分子发生作用,在生物技术中的应用受到广泛的关注。本研究团队将RF APGD等离子体射流引入生物诱变育种领域,对其物理特性及其与生物大分子和整细胞的作用机制进行了系统研究,并将其开发成新一代高效诱变育种仪,命名为常压室温等离子体(ARTP)诱变育种仪。实践证明,ARTP诱变育种仪具有对操作者安全、环境友好、操作简便、突变快速、突变率高、获得的突变体性状稳定等特点,目前已成功应用于包括细菌、放线菌、真菌、酵母、微藻等在内的四十余种微生物的诱变育种。本文将对ARTP生物育种技术的最新研究进展进行综述,以期ARTP快速生物突变技术在生物进化研究及工业生物菌种改造上发挥重要作用。     

印迹材料对水溶液中镍离子的选择吸附研究

使用离子印迹材料对Ni(Ⅱ)-Co(Ⅱ)二元体系溶液中的金属离子选择吸附性能进行了研究。结果表明,在溶液中存在单一Ni(Ⅱ)时,其饱和吸附量Qe为8.602 mg/g。在Ni(Ⅱ)-Co(Ⅱ)的二元体系水溶液中,当Ni(Ⅱ)-Co(Ⅱ)离子浓度比为1∶1以及1∶4时,镍离子已经被吸附完全而钴离子的吸附量很少。镍离子分配系数K_d为237.5,而钴离子的分配系数只有0.1044,选择系数为22 274.90,表现出来了良好的选择吸附能力。镍离子印迹材料的吸附符合动力学二级模型。     

碳纳米管/壳聚糖自组装离子印迹材料的制备及性能

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为基质、壳聚糖(CS)为功能单体、Ni(Ⅱ)离子为模板、戊二醛为交联剂,采用静电自组装法制备了镍离子印迹材料MIIPs。采用SEM、XRD、FTIR及TG对其结构和性能进行了表征,采用丁二酮肟可见分光光度法对印迹聚合物的吸附性能进行了考察。结果表明;壳聚糖成功地接枝到碳纳米管表面,并且印迹材料对Ni(Ⅱ)具有选择吸附性能,化学吸附过程符合准二级吸附动力学模型,平衡吸附量为32.20mg/g,竞争离子Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)存在时,Ni(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)/Cu(Ⅱ)的选择系数分别为11.27和9.22。     

N,N-二乙基-N’-氟取代苯甲酰基硫脲应用于镍废水处理研究

利用N,N-二乙基-N’-氟取代苯甲酰基硫脲的强配位性研究了其对废水中镍离子的处理作用,并利用火焰原子吸收法对残留镍离子含量进行测定。结果表明,含Ni(II)500 mg/L的模拟废水,在絮凝剂聚合氯化铝与聚丙烯酰胺存在下,酰基硫脲可在pH 7～8范围内将Ni(II)离子沉淀,且残留镍含量远低于国家排放标准。本方法的优点在于:在接近中性的条件下可将镍离子沉淀完全,处理后的废液可不经调节pH直接排放,沉淀下来的酰基硫脲与Ni(II)离子络合物残渣经过酸处理,可重新释放出镍离子和硫脲沉淀,沉淀剂的回收率达72.1%,降低废水处理成本。     

N,N-二乙基-N’-氟取代苯甲酰基硫脲应用于镍废水处理研究

利用N,N-二乙基-N’-氟取代苯甲酰基硫脲的强配位性研究了其对废水中镍离子的处理作用,并利用火焰原子吸收法对残留镍离子含量进行测定。结果表明,含Ni(II)500 mg/L的模拟废水,在絮凝剂聚合氯化铝与聚丙烯酰胺存在下,酰基硫脲可在pH 7～8范围内将Ni(II)离子沉淀,且残留镍含量远低于国家排放标准。本方法的优点在于:在接近中性的条件下可将镍离子沉淀完全,处理后的废液可不经调节pH直接排放,沉淀下来的酰基硫脲与Ni(II)离子络合物残渣经过酸处理,可重新释放出镍离子和硫脲沉淀,沉淀剂的回收率达72.1%,降低废水处理成本。     

石英砂负载壳聚糖对镍离子吸附性研究

文章采用共混沉降法制成了石英砂．壳聚糖吸附剂，考察了石英砂．壳聚糖吸附剂对模拟含镍废水中的Ni2＋静态吸附效果的影响因素。正交实验结果表明，在壳聚糖与石英砂质量比为0．06、吸附剂加入量为12g／L、模拟含镍废水Ni2＋初始质量浓度为40mg／L、pH为7、吸附时间为40rain的条件下，Ni2＋去除率可达97．2％。     

改性糠醛渣对废水中镍离子的吸附性能

研究了改性糠醛渣对镍离子的吸附性能。结果表明,改性糠醛渣对废水中镍离子的吸附在30 min达到平衡;在50 mL含20 mg/L的镍离子废水中,加入改性糠醛渣0.02 g时,对废水中镍离子的吸附量达到19mg/g左右;平衡吸附量与平衡浓度之间的关系符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程所描述的规律。     

载镍活性炭脱硫及其再生影响因素研究

钢铁企业烧结烟气温度较低且具有多污染物排放特点.活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料,且负载镍活性炭有较好的低温脱硫性能.为深入探究负载镍活性炭用于钢铁企业烧结烟气低温脱硫的可行性,本文以椰壳活性炭为研究对象,采用硝酸镍浸渍法制备载镍活性炭,并开展了催化剂脱硫和再生影响因素研究.研究表明:Ni负载量为1％时,催化剂具有最佳的脱硫能力;60℃为1 Ni/AC催化剂的最佳脱硫反应温度;入口SO2质量分数为0.1％～0.3％和低空速有利于脱硫反应的进行.提升再生温度可提高1 Ni/AC再生率,但再生温度超过400℃后再生率基本维持恒定;初始再生速率与再生温度成正比;载气流量对再生率基本没有影响,只影响再生速度;再生次数的增加使1 Ni/AC硫容随之降低且质量损耗率逐渐增大.研究成果可为活性炭治理钢铁企业烧结烟气多污染物及失活活性炭再生提供借鉴.     

壳聚糖分离富集分光光度法测定微量镍

研究了壳聚糖对Ni(Ⅱ)的富集、洗脱性能及苯并噻唑重氮氨基偶氮苯BTDAB与Ni(Ⅱ)的显色反应,建立了微量镍的分离富集光度测定新方法。实验表明,壳聚糖对Ni(Ⅱ)吸附性能良好,其吸附的最佳pH为8.0,吸附在4h内已基本达到平衡;在非离子表面活性剂Triton X-100的存在下,BTDAB与Ni(Ⅱ)形成3:1的橙红色配合物,最大吸收波长位于550nm处,表观摩尔吸光系数为1.64×105L·mol-1·cm-1,镍含量在0-10μg/25mL范围内符合比尔定律。方法直接应用于废水中微量镍的测定,结果令人满意。     

复合诱变选育新型高产细菌素植物乳杆菌

目的从东北传统发酵肉制品中分离和再诱变选育广谱高产细菌素的植物乳酸菌,并对其进行鉴定。方法四轮复合诱变[微波诱变、亚硝基胍(nitroso-guanidin,NTG)诱变、常压室温等离子体(atmospheric room temperatureplasma,ARTP)诱变、紫外诱变突]具有降胆固醇能力的的植物乳杆菌M1株,获得还可产生广谱细菌素的植物乳杆菌。对其进行稳定性、微生物形态特征、生理生化特征及PCR鉴定。结果原始菌株经四轮复合诱变后获得1株高产细菌素菌株,该菌株兼具遗传稳定性、优良发酵特性和抑菌功效。鉴定该菌株为植物乳杆菌,命名为M1-UVs300,其分泌的细菌素命名为M1-UVs301;菌株保藏号为CGMCC No. 7972。结论通过四轮复合诱变获得的植物乳杆菌M1-UVs300抑菌谱较宽,且兼具降胆固醇和防腐的优良加工特性,工业化推广前景广泛。     

等离子体起爆条件对不敏感含能材料响应强度的影响

为了得到等离子体起爆电压及等离子体与不敏感含能材料接触面积对起爆响应强度的影响规律,选择典型分子类不敏感含能材料FOX-7、LLM-105和TATB,以及离子类不敏感含能材料FOX-12和HATO,以金属丝电爆炸为等离子体源,进行15、20和25kV起爆电压及直线形(Z)和螺线形(W)金属丝形状的等离子体起爆试验,以见证板形貌及最大形变量判定含能材料的爆轰响应强度。结果表明,不同种类含能材料对等离子体的起爆响应不同,增加等离子体起爆电压可以显著增加分子类不敏感含能材料FOX-7、LLM-105和TATB的响应强度,其响应强度顺序为W/25kVZ/20kVW/20kV;而离子类不敏感含能材料FOX-12和HATO对等离子体起爆条件没有显著规律;分子类不敏感含能材料比离子类不敏感含能材料对等离子体起爆电压和等离子体与含能材料的接触面积更敏感。     

低温等离子体诱变选育高效脱硫菌的研究

采用低温等离子体对从延安黄陵某煤矿坑水中分离得到的氧化亚铁硫杆菌进行诱变育种,考察诱变时间和放电间距对诱变效果的影响,在最佳诱变条件下考察了突变菌株的脱硫性能。结果表明,原始菌株的生长周期2³ d,Fe3 d,Fe⁽²⁺⁾平均氧化速率为0.22 g/(L·h),通过低温等离子体诱变得到突变型菌株,在诱变时间5 min,放电间距4 mm的条件下,生长周期较原始菌株缩短12 h,Fe(2+)平均氧化速率为0.22 g/(L·h),通过低温等离子体诱变得到突变型菌株,在诱变时间5 min,放电间距4 mm的条件下,生长周期较原始菌株缩短12 h,Fe⁽²⁺⁾平均氧化速率提高45.5%,正突变率达24.2%,脱硫率较原始菌株提高了27.9%。     

白炭黑中微量金属的连续测定

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法连续测定白炭黑中微量金属离子的含量。最佳测定条件为 :射频功率　 12 0 0W (铁、锰、镁、铜、钙、锌、镍、铬 )和 10 0 0W (钾、钠 ) ,载气流量　 1.3L·min- 1 ,冷却气流量　 12L·min- 1 ,等离子气流量　 1.2L·min- 1 ,净化气流量　 3 .5L·min- 1 ,观察高度　 15mm ,积分时间　 5s。各离子质量浓度的检出限在 0 .0 0 7～ 0 .75 6mg·L- 1 之间 ,回收率为 88.0 0 %～ 96.40 % ,相对标准偏差小于 7.2 0 %。     

灭活酿酒酵母对水中Ni2+的吸附去除

以灭活酿酒酵母菌为生物吸附剂,研究吸附剂对水中的镍离子吸附。考察了溶液初始pH、菌体投加量、温度等因素对吸附镍离子的影响,并对灭活酿酒酵母菌吸附镍离子的吸附动力学和吸附等温线进行了研究。通过动电电位分析,表明实验用的灭活酿酒酵母等电点介于3～4之间。当溶液的pH为7,吸附能力较好,灭活酵母菌对镍离子吸附量可达128.33 mg/g。随着酵母菌投加量增加,其对镍离子吸附量也随之下降。对灭活酵母吸附Ni~(2+)的数据进行动力学分析,发现灭活酵母菌对Ni~(2+)的吸附符合准二级动力学吸附模型,吸附量理论值q_(cal)为133.33 mg/g。对酵母菌吸附镍离子的等温吸附数据进行分析,表明灭活酵母菌对Ni~(2+)的吸附符合Langmuir等温模型。在30℃时,酵母菌对镍离子的饱和吸附量可达83.33 mg/g。     

接枝改性木素对含镍废水的絮凝性能研究

研究了木素磺酸钙和丙烯酰胺的接枝共聚物（ LSAM）对含镍废水的絮凝性能及处理效果。同时考察了废水pH值对含镍废水去除效果的影响及镍离子的回收率。结果表明, pH值在pH 5．0～11．0时, Ni2＋去除率＞95％;在pH＝7．0, LSAM的投加量为60 mg／L时,一定浊度下,对镍的去除率＞98％;镍离子可以选用4 mol／L的硝酸进行回收,回收率最高可达到79．7％。     

几种离子交换树脂对电镀废水中Ni~(2+)的吸附性能评价

为提高离子交换树脂对电镀废水中镍离子的去除效率,选用732、D751和CH-90Na三种离子交换树脂吸附电镀废水中Ni⁽²⁺⁾,考察了pH、温度和杂质离子强度的影响,评价其吸附性能。结果表明,3种离子交换树脂吸附Ni(2+),考察了pH、温度和杂质离子强度的影响,评价其吸附性能。结果表明,3种离子交换树脂吸附Ni⁽²⁺⁾的最佳pH为5～6,温度对732、D751型树脂的影响较小,杂质离子对732型树脂吸附容量影响较大,D751、CH-90Na型树脂对Ni(2+)的最佳pH为5～6,温度对732、D751型树脂的影响较小,杂质离子对732型树脂吸附容量影响较大,D751、CH-90Na型树脂对Ni⁽²⁺⁾具有更高的选择性。改变初始浓度和吸附反应时间,探究了3种离子交换树脂的吸附等温线和吸附动力学过程,发现3种离子交换树脂均符合Langmuir吸附等温线,且均符合准二级动力学方程,说明其对Ni(2+)具有更高的选择性。改变初始浓度和吸附反应时间,探究了3种离子交换树脂的吸附等温线和吸附动力学过程,发现3种离子交换树脂均符合Langmuir吸附等温线,且均符合准二级动力学方程,说明其对Ni⁽²⁺⁾的吸附属于单分子层吸附和定点吸附、吸附过程主要是离子交换控制的,D751型树脂饱和吸附容量最大且为123.9 mg/g。综合考虑,D751型树脂可以作为处理含镍废水的最佳离子交换树脂。     

蛭石对模拟废水中镍离子的吸附研究

采用单因素法,考察了投加量、溶液p H值、吸附温度和吸附时间对蛭石吸附模拟废水中镍离子的影响。结果表明,当投加量为15g/L,p H为7.0,吸附温度为40℃,吸附时间为120min时,蛭石对镍离子的吸附率最大,为88.82%。说明储量丰富、价格低廉的蛭石是处理含镍工业废水的有效途径之一。     

NaA型沸石吸附镍离子的实验研究

主要对NaA型沸石吸附水溶液中的镍离子进行了研究。通过实验考察了pH、温度、吸附时间、离子初始质量浓度等主要条件对吸附效率的影响。实验结果表明：NaA型沸石吸附镍离子的最佳pH为5.5;动力学研究表明,镍离子的吸附在120 min左右达到平衡,而且更好地遵循二级动力学模型;热力学研究表明,45 ℃时吸附镍的效果最好,而且更好地遵循Langmuir等温式;随着离子初始质量浓度的增加,吸附量也相应增加,最佳条件下最大吸附量为17.199 mg/g。     

镍盐和铜盐的金属含量

名称化学式金属含且%醋酸镍Ni(C2H302):33.2硫酸镍钱Ni8O4·(NH4)2504·6H:0 14.9碳酸镍(碱式)ZNICO3·3Ni(OH)2·4HZO 50.0氯化镍N主C12·6H20 24.7氟硼酸镍Ni(BF;)2 25.3氨基磺酸镍Ni(NHZ吕03):23 .4镍盐和铜盐的金属含量~~