介体型水质BOD生物电化学传感器研究进展

生物化学需氧量(BOD)是目前国际上用来衡量水质有机物污染的重要指标之一。由于水体中氧的溶解度非常低,以电子媒介体代替溶解氧为电子受体的介体型BOD生物电化学传感器以其快速、准确、稳定等优点得到了较快的发展。论述了介体型水质BOD生物电化学传感器的发展现状及研究动态,重点讨论了介体型水质BOD生物电化学传感器的工作原理、构成及类型,分析了不同类型传感器的优缺点,并对其核心部分-微生物膜的制备方法做了比较详细的介绍。     

Activity and stability ofPenicillium cyclopium lipase in surfactant and detergent solutions

Activity and stability of an alkaline lipase fromPenicillium cyclopium var.album (PG 37) were studied in surfactant and detergent solutions. Three anionic surfactants [Na salts of C₁₂SO₄ ^? (sodium dodecyl sulfate), C₁₂ØSO₃/^? (linear alkyl benzene sulfonate), and C₁₁COO^? (laurate)] and four homologous series of nonionic surfactants of C_12–15 polyoxethylenated fatty alcohols (AEO₃, AEO₅, AEO₇, and AEO₉) were evaluated. At a concentration range of 3.2–40 μM, sodium dodecyl sulfate and laurate stimulated the activity of PG 37 lipase. At concentrations greater than 5.6 μM, linear alkylbenzene sulfonate inhibited PG 37 lipase activity. Nonionic surfactants, AEO₅ and AEO₇, in the concentration range of 0.25–20 mM, enhanced and stabilized the activity of PG 37 lipase. The presence of PG 37 lipase in detergent formulaton improved detergency ～20%. The mechanism of inhibition of the lipolytic activity of PG 37 lipase is proposed to be partly due to the formation of inactive (BR)_n-E complex between the hydrophobic moiety of the surfactants and the surface of the lipase. Conversely, formation of a soluble (RB)_n-E complex between the hydrophilic group of the surfactant and lipase may account for the increased lipolytic activity of PG 37 lipase.     

水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响

为研究水质条件对厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响,采用16个SBR反应器研究同周期内基质利用阶段与基质匮乏阶段EPS含量的变化以及总氮质量浓度、IC/TN、COD/TN对于厌氧氨氧化颗粒污泥EPS含量的影响.结果表明,同周期内,基质利用阶段的EPS含量不断升高,基质匮乏阶段EPS含量不断降低;总氮质量浓度为35~280 mg/L时,提高总氮质量浓度可以提高EPS的含量,总氮质量浓度280 mg/L时EPS含量有所减少;IC/TN为0.01~0.2时,EPS及其各组分含量随无机碳质量浓度的升高而增加,IC/TN0.2时,无机碳质量浓度对于EPS及其各组分含量无明显影响;COD/TN0.5时,有机物对于EPS含量具有促进作用,COD/TN0.5时,有机物的提高对于EPS含量有抑制作用.在厌氧氨氧化颗粒污泥工艺的实际运行过程中,应避免过长的基质利用阶段与基质匮乏阶段,总氮质量浓度应保持在150~210 mg/L,无机碳质量浓度应保持在IC/TN为0.1~0.2,有机物质量浓度应保持在COD/TN0.5.     

腐殖活性污泥生化特征及处理效能

为探讨腐殖活性污泥的生物化学特征及其作用机理,对腐殖生物填料进行扫描电镜和能谱(SEM-EDAX)测定,表明填料中主要组成元素为C、O、Si,同时含有少量Al、S、Fe. 腐殖活性污泥与普通活性污泥中若干特征菌群的对比分析表明,腐殖活性污泥中的一般细菌总量、硝酸菌、亚硝酸菌、脱氮菌及放线菌含量明显高于普通活性污泥;腐殖活性污泥中有机质的质量分数比普通活性污泥低,但腐殖酸及富里酸和胡敏酸质量分数明显高于普通活性污泥;腐殖活性污泥法运行的SBR反应器对CODCr、TP和TN的去除效果优于普通SBR反应器,分别高出4％、14％和10％．     

BOD微生物传感器关键技术及其发展

生化需氧量(BOD)是表征水中有机污染物含量的重要指标,对水质监测和生化过程控制具有重要意义.总结了构成BOD检测系统的各环节,阐述了BOD微生物传感器中微生物选取、固定化以及换能器等关键技术,分析了不同方法的特点,讨论了目前BOD微生物传感器在研究中遇到的主要问题,并对其发展方向进行了展望.     

A3菌产絮凝剂培养动力学及靛蓝废水脱色研究

从土壤中筛选出1株产微生物絮凝剂的菌株A3,利用均匀设计安排试验,用曲线拟合创建数学模型的方法研究了其产絮凝剂的培养基条件和利用A3菌产絮凝剂对靛蓝废水进行脱色处理,获得A3菌最佳絮凝剂生产条件和最佳靛蓝废水脱色工艺.结果表明,A3菌产絮凝剂的最佳培养条件为葡萄糖添加量2.2%、酵母膏添加量0.51%、pH 7.6、温...     

麦秸强化石油烃污染耕地水浸洗盐过程及场地试验

针对油田产出水导致的含油盐污染耕地的生物强化修复,提出在土壤耕作层和主体层间填埋麦秸以强化水浸洗盐和抑制毛细返盐.结果表明,土壤中石油烃的浓度高于1.5% (质量分数)时会导致其疏水性增高而使得水浸润困难.添加5% (质量分数) 麦秸可使含油3.3%(质量分数)的盐污染土壤脱盐率从3%提高到25%,并可抑制毛细返盐.在中原油田实施了6 400　m²的现场实验,在耕作层(距地表25　cm)构建麦秸层,采用井水以及雨水进行洗盐,50 d后耕作层土壤电导率达到正常耕地水平的面积比例由17%提高到80%,Na⁺和Cl^-浓度分别从1 642.5 mg·kg^-1和1 301.2 mg·kg^-1下降到499.3 mg·kg^-1和433.8 mg·kg^-1.修复地块的小麦产量达正常耕地的72%,而对比地块仅为12%.说明添加麦秸可强化油盐混合污染耕地的水浸洗盐并抑制“毛细返盐".该方法操作便捷易行,在油盐混合污染耕地修复中具有很好的应用前景.     

Carbon Black-Supported Single-Atom Co?N?C as an Efficient Oxygen Reduction Electrocatalyst for H2O2 Production in Acidic Media and Microbial Fuel Cell in Neutral Media

Single metal atom isolated in nitrogen-doped carbon materials (M N C) are effective electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR), which produces H₂O₂ or H₂O via 2-electron or 4-electron process. However, most of M N C catalysts can only present high selectivity for one product, and the selectivity is usually regulated by complicated structure design. Herein, a carbon black-supported Co N C catalyst (CB@Co N C) is synthesized. Tunable 2-electron/4-electron behavior is realized on CB@Co-N-C by utilizing its H₂O₂ yield dependence on electrolyte pH and catalyst loading. In acidic media with low catalyst loading, CB@Co N C presents excellent mass activity and high selectivity for H₂O₂ production. In flow cell with gas diffusion electrode, a H₂O₂ production rate of 5.04 mol h⁻¹ g⁻¹ is achieved by CB@Co N C on electrolyte circulation mode, and a long-term H₂O₂ production of 200 h is demonstrated on electrolyte non-circulation mode. Meanwhile, CB@Co N C exhibits a dominant 4-electron ORR pathway with high activity and durability in pH neutral media with high catalyst loading. The microbial fuel cell using CB@Co N C as the cathode catalyst shows a peak power density close to that of benchmark Pt/C catalyst.     

融合矩阵分解和代价敏感的微生物数据扩增算法

微生物会对人类健康产生直接影响,对相关数据的分析有助于疾病诊断。然而,采集到的数据存在类不平衡与高稀疏性两个问题。现有的过采样方法在一定程度上可缓解数据的类不平衡,但是难以应对微生物数据的高稀疏性。本文提出了一种融合矩阵分解和代价敏感的数据扩增算法,其包含3个技术。首先,将原始矩阵分解为样本子空间和特征子空间;其次,利用样本子空间的正向量及其近邻向量生成合成向量;最后,根据合成向量与所有负向量的距离对其过滤。实验在8个微生物数据集上进行,同时与5种过采样算法对比,结果表明本文所提算法能够增强正样本的多样性,在识别出更多正样本的同时,分类结果的代价更低。     

SnO_2/MWCNTs复合改性阳极对海底沉积物微生物燃料电池电化学性能的影响

采用电沉积法和浸渍法制备了氧化锡/多壁碳纳米管(SnO_2/MWCNTs)复合材料,并首次将其应用在海底沉积物微生物燃料电池(MSMFCs)的阳极改性,测试分析SnO_2/MWCNTs改性阳极的电化学性能和由其组成的电池性能。结果表明,SnO_2/MWCNTs复合阳极的氧化还原电化学活性和电子转移动力学活性分别是空白组的28.26倍和983.7倍;电容性能是空白组的43.14倍;阳极电荷转移电阻约是空白组的1/4。复合改性阳极组MSMFCs的最大功率密度(1 085.1 m W/m2)是空白组的2.17倍。机理分析表明,MWCNTs提高了阳极的导电性,SnO_2使氧化还原反应更容易进行,阳极的电容性能增加;在特殊的海洋弱碱条件下,SnO_2和MWCNTs的增强协同作用使复合改性阳极表现出更加优异的性能。