曝气生物滤池去除SS以及水头损失增长的特性研究

通过中试考察了不同气水比下,上流式曝气生物滤池(BAF)去除悬浮物以及水头损失增长的特性.结果表明:随着气水比的增大,BAF对SS的去除效率降低,对SS的主要去除区域逐步向滤层上部推移,且反冲洗后滤层对SS去除能力的恢复减慢;BAF滤柱内的生物量随着气水比的增大而增加,随着滤层高度的增加而逐步减少,滤层高度为50 cm处的生物量高达12.50 ～21.52 mgVAS/g陶粒;BAF内水头损失的增加速率随着气水比的增大而减小,当气水比由2∶1增大为10∶1时,反冲洗周期内的终点水头损失由30.1 kPa减少为10.5 kPa.     

MBBR中HRT与pH对短程硝化反硝化的影响

为了开发经济高效的生物脱氮工艺,在MBBR中进行了短程硝化反硝化的研究,考察了HRT与pH对短程硝化反硝化的影响。结果表明,在短程硝化反硝化过程中,在室温、不控制溶解氧的条件下,NH_4~+-N与COD去除率随着HRT的延长而增大,出水NO_2~--N随着HRT的延长先增大后减少,当HRT为8h时出水NO_2~--N最高;当pH由5增加到10时,COD去除率的变化较小,NH_4~+-N去除率和出水NO_2~--N则随着pH的增大先增大后减小,pH在8~9时对NH_4~+-N的处理效果最好,出水NO_2~--N最高。     

Reactive Extrusion Strategies to Fabricate Magnetite–Polyethylene Nanocomposites with Enhanced Mechanical and Magnetic Hyperthermia Properties

Biofouling is a major problem in water filtration units, which leads to premature system failure. Conventional treatment methods involving the use of chemicals or high‐pressure hydraulics exert mechanical strain on filter materials, leading to shortened service lifetimes. In this study, a novel magnetic polymer nanocomposite is fabricated using a blend of high density/ultrahigh molecular weight polyethylene with magnetite nanoparticle (MNP) fillers. The resulting magnetite–polyethylene nanocomposite (MPE‐NC) is mechanically robust and can be externally actuated with an alternating magnetic field to generate localized heating that is effective in eradicating bacterial biofilms. The MNPs are functionalized with silane‐based coupling agents and crosslinked onto the polyethylene backbone via a reactive extrusion approach, which results in a twofold enhancement in mechanical properties of the polymer matrix. Furthermore, the magnetic hyperthermia performance of the MPE‐NC is improved eightfold by replacing undoped magnetite nanospheres with zinc‐doped magnetite nanocube fillers, and the magnetic hyperthermia treatment approach is shown to be 12 times more effective in destroying bacterial biofilms compared to a direct heat‐treatment method. During hyperthermia treatment, the mechanical integrity of the MPE‐NC is preserved, thereby validating the potential of the MPE‐NC as a new filter material with high efficiency in biofilm removal and extended durability.

     

类金刚石薄膜在人工关节摩擦配副表面改性的应用

关节置换术是目前治疗关节疾病最直接、有效的手段,随着国民经济的增长,人工关节在我国的需求量不断增加。介绍了常见人工关节的类型及特点,以及目前用于提高人工关节摩擦副表面耐磨损性及耐腐蚀性的方法,通过比较发现,类金刚石（DLC）薄膜在提高人工关节耐磨损、耐腐蚀性能方面具有更好的应用前景。阐述了DLC薄膜结构、性能及其制备方法,并结合目前DLC薄膜在人工关节摩擦配副表面改性中应用所面临的主要问题,介绍了目前用于降低DLC薄膜内应力、增加DLC薄膜/基体结合力的方法。最后,针对 DLC 薄膜应用于人工关节摩擦配副表面改性中存在的缝隙腐蚀及结合失效问题,并结合人工关节体内服役环境特点,提出了利用金属离子催化人工关节摩擦配副表面吸附蛋白的变性、分解,形成致密生物薄膜,对DLC薄膜的磨痕和缺陷进行修复的思想,展望了新型DLC薄膜在人工关节表面改性中的应用前景。     

Al0.4CoCrCuFeNi高熵合金在生活环境中的抗菌性能

目的 利用高熵合金多主元的设计思想,添加高含量的铜制备出具有优良机械性能的新型含铜抗菌高熵合金(Antibacterial High-entropy Alloy),探究其在多种复杂生活环境中服役时的抗菌性能。方法 通过XRD分析高熵合金的物相组成。通过拉伸试验研究该高熵合金的机械性能。采集多种生活环境下的微生物群落,通过平板涂布、场发射扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜观察细菌生长与成膜形貌,对比分析高熵合金的抗菌性能。通过基因测序,经由OTU聚类分析与物种分类学分析等研究手段,统计和分析菌落结构与物种多样性。通过活性氧簇分析,探究高熵合金的杀菌机理。结果 Al0.4CoCrCuFeNi高熵合金的屈服强度为(308±10) MPa,高于传统抗菌不锈钢材料。通过抗菌试验结果得出,高熵合金的抗菌率达到99.99%以上。通过扫描电镜分析和活死染色结果,发现AHEA表面菌落数量显著减少且几乎没有任何活的微生物。此外,通过测序结果可以看出,易黏附于普通金属样品表面的优势菌种多为有害致病菌,包含细菌和真菌,而AHEA对它们有着良好的抑制作用。结论 AHEA可以作为一种高效的抗菌材料,不仅能防止细菌在金属材料表面繁殖生长,还能有效抑制真菌生长和生物被膜的形成,综合性能远优于传统抗菌合金。     

金属表面混合微生物腐蚀及分析方法研究进展

微生物腐蚀研究一直都是金属腐蚀领域关注的热点,微生物种类的不同,对金属材料的腐蚀影响也不尽相同。实际环境中,微生物的复杂性导致单一微生物的腐蚀机理并不能完全解释实际的腐蚀现象,因此混合微生物体系研究成为微生物腐蚀领域新的研究方向。在基于单种微生物对金属的腐蚀行为及其腐蚀机理的研究基础上,综述了两种微生物的混合体系在金属表面对其腐蚀的影响。归纳总结了混合微生物的构成,重点综述了含有SRB、IOB和其他典型微生物的混合体系的作用过程,分析了混合体系中,不同微生物的相互作用(如协同、竞争作用等)对金属腐蚀影响。梳理了目前混合微生物体系研究的实验环境,并针对混合微生物体系在金属表面腐蚀微观的研究,介绍了几种技术,以期能更加直观地显示混合体系中微生物间的作用机制。最后对研究两种微生物混合体系下的金属腐蚀问题提出了建议和发展方向。     

海洋环境中假单胞菌对聚氨酯清漆涂层分解的影响

目的 研究在海洋环境中假单胞菌对聚氨酯清漆涂层分解作用的影响。方法 将聚氨酯清漆涂层样品分别浸泡于无菌海水与含假单胞菌的海水中,对浸泡环境不同的样品利用电化学阻抗谱（EIS）评价涂层防腐性能,使用扫描电子显微镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）,观察对比涂层的表面形貌,并表征其分子结构变化。结果 1 h~35 d时,在无菌海水及假单胞菌海水中,样品Nyquist图的容抗弧直径以及Bode图的低频端阻抗模量均减小。与此同时,假单胞菌海水中浸泡样品的Nyquist图容抗弧直径与Bode图低频端阻抗模量的减小量明显大于无菌海水中的减小量。无菌海水浸泡的等效电路在1~48 h时为1个时间常数,5~35 d时增加为2个时间常数;假单胞菌海水浸泡的等效电路在1~48 h时只有1个时间常数,5~29 d时为2个时间常数,35 d时增加为3个时间常数。浸泡36 h时,无菌海水中浸泡样品的涂层电阻值为8.23× 107 Ω?cm2,而假单胞菌海水中样品的涂层电阻为5.14×107 Ω?cm2;至35 d时,无菌海水中样品的涂层电阻降为5.61×106 Ω?cm2,假单胞菌海水中样品的涂层电阻降至7.03×105 Ω?cm2。假单胞菌海水中样品的涂层电阻在36 h~35 d的减小量明显大于无菌海水中的减小量。由SEM结果可以观察到,浸泡30 d后,无菌海水中浸泡样品的表面光滑完整,而在含假单胞菌海水中的样品表面附着了大量细胞及其代谢产生的生物膜,并出现了大量微孔与粉化痕迹。通过FTIR结果可以发现,浸泡在假单胞菌海水中的样品的N—H和醚基中的C—O含量明显比无菌海水中浸泡的样品要低。结论 电化学结果表明,假单胞菌显著降低了涂层的腐蚀抗性,并导致了涂层的分解。SEM和FTIR的分析结果证明,假单胞菌通过破坏聚氨酯分子中的N—H和醚基中的C—O,造成了涂层的分解。     

仿生微纳结构抗菌表面研究进展

介绍了天然抗菌微纳结构的特点及抗菌效果,从灵感来源、基底材料、构建方法、表面特性和结构、抗菌效率六个方面,总结了利用不同技术模拟蝉和蜻蜓的翅膀、蛾眼和壁虎皮肤微纳结构的仿生研究进展。阐述了材料表面微纳结构的形貌和粗糙度对抗菌效率的影响,发现具有多层次、间隔紧密、尖锐纳米柱结构的表面对革兰氏阳性和革兰氏阴性菌均表现出较强的抗菌活性。微纳结构抗菌表面与细菌相互作用,破坏细胞壁/膜,导致细菌死亡,该抗菌机制是物理机械性的,避免了细菌耐药性的产生。该综述为今后仿生微纳结构抗菌表面的发展提供了理论基础,并提出了未来的研究思路和发展方向。     

小型体化污水处理设备工艺研究

分析了我国农村和小城镇污水水质、水量的特点,以及目前一体化污水处理设备在农村和小城镇污水处理中应用时所存在的问题。提出了一种小型一体化污水处理设备（MST）,该设备在工艺上借鉴生物膜法中的生物接触氧化法和流动床工艺．采用模块化设计的理念,将气提反应模块代替传统二沉池。通过中试试验验证了该设备具有良好的去除有机物、氨氯和SS的效果,特别是出水SS的质量浓度能够稳定达到10mg／L以下。为我国农村和小城镇污水处理提供新的解决办法。     

污水生物脱氮除磷新工艺研究进展

近年来,生物脱氮除磷工艺取得了长足发展,出现了很多不同的处理工艺。这些新工艺在形式和流程上都优于传统工艺。文章在总结传统脱氮除磷工艺的基础上,介绍了近几年开发出的污水生物脱氮除磷新技术。随着生物脱氮除磷技术研究的进一步深入,高效、节能的生物膜与活性污泥组合的复合生物膜新工艺的将会成为脱氮除磷工艺的重要发展方向。