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载锰生物炭制备及其在环境修复中应用研究进展

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化工进展 2023年第8期42卷 4385-4397页

作者：姜晶陈霄宇张瑞妍盛光遥苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室江苏苏州215009

生物炭具有原料来源广、制备成本低、比表面积大等优点而成为一种有潜力的吸附剂,是固体废弃物资源化利用的一个重要方向,但吸附能力有限会限制其在环境修复的实际应用。通过不同方法对生物炭进行改性能够优化其理化性质,从而增强生物... 详细信息

生物炭具有原料来源广、制备成本低、比表面积大等优点而成为一种有潜力的吸附剂,是固体废弃物资源化利用的一个重要方向,但吸附能力有限会限制其在环境修复的实际应用。通过不同方法对生物炭进行改性能够优化其理化性质,从而增强生物炭对污染物的去除能力。近年来,在生物炭上负载不同形态锰形成的载锰生物炭因在环境修复中表现出良好的应用潜力而备受关注。本文重点归纳和总结了载锰生物炭制备方法及其在去除环境中有机污染物和重金属方面的应用和机理研究,并介绍了其在高级氧化、污泥处理、低温选择性催化还原氮氧化物及再生利用等方面的应用。结合研究现状,提出未来载锰生物炭在制备、应用及应用后对环境影响方面的研究方向,以期为载锰生物炭在环境修复中更广泛应用提供参考。

关键词：生物炭锰环境修复吸附催化

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生物炭老化及其对重金属吸附影响研究进展

生态环境学报 2022年第10期31卷 2089-2100页

作者：姜晶邓精灵盛光遥苏州科技大学城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室江苏苏州215009 苏州科技大学大学环境科学与工程学院江苏苏州215009

生物炭是一种理想的可有效固定重金属的材料,应用于环境后会不可避免地受到各种老化作用,从而影响其对重金属的去除能力和修复稳定性。该文梳理了常见的生物炭老化方法,并对老化过程中生物炭理化性质的变化进行了归纳总结,对比分析了老... 详细信息

生物炭是一种理想的可有效固定重金属的材料,应用于环境后会不可避免地受到各种老化作用,从而影响其对重金属的去除能力和修复稳定性。该文梳理了常见的生物炭老化方法,并对老化过程中生物炭理化性质的变化进行了归纳总结,对比分析了老化作用对生物炭吸附重金属的性能及作用机制的影响。生物炭老化主要包括物理老化、化学老化和生物老化;老化过程对生物炭元素组成、比表面积、孔隙大小、表面官能团、离子交换容量、芳香性和亲水性等理化性质会产生不同程度影响。生物炭吸附重金属的主要机制包括静电作用、离子交换、沉淀作用、络合作用、阳离子–π和氧化还原作用等,这些作用机制受到老化生物炭理化性质变化的影响。老化过程中含氧官能团的增加促进了生物炭对重金属的吸附,生物炭中的矿物成分和阳离子交换容量的减少又会导致生物炭对重金属的去除能力降低。生物炭原材料、老化条件和重金属种类等会影响老化生物炭对重金属的吸附。对于生物炭老化及对重金属的吸附影响研究,未来可从比较不同原料生物炭老化后理化性质差异、多种老化方法共同作用、老化生物炭对多种重金属吸附性能、吸附重金属后生物炭的老化对重金属吸附稳定性影响等方面展开进一步研究,为生物炭在重金属污染环境修复中的应用提供借鉴。

关键词：生物炭老化理化性质重金属吸附机制

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基于细胞色素c的胞外电子传递过程

微生物学报 2023年第2期63卷 509-522页

作者：汤明芳盛光遥李长鑫丁静苏州科技大学、城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室江苏苏州215009 苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009

电活性微生物具有独特的胞外电子传递功能,在地球化学循环和环境污染修复中起着重要作用。细胞色素c在电活性微生物胞外电子传递过程中扮演了重要角色,不仅参与直接电子传递途径,还参与电子媒介介导的间接电子传递。其电子传递功能不仅... 详细信息

电活性微生物具有独特的胞外电子传递功能,在地球化学循环和环境污染修复中起着重要作用。细胞色素c在电活性微生物胞外电子传递过程中扮演了重要角色,不仅参与直接电子传递途径,还参与电子媒介介导的间接电子传递。其电子传递功能不仅对地球环境中铁、锰、碳等元素的循环具有重要作用,还应用于能源生产、废水处理、生物修复等众多领域,具有良好的应用潜力。本文以电活性微生物的2个模式菌属(希瓦氏菌属和地杆菌属)为例,综述了电活性微生物将电子由胞内转移至胞外的方式和途径,详细阐述了细胞色素c在该胞外电子传递过程中的重要作用,总结了细胞色素c介导的胞外电子传递过程所涉及的分析方法,并对微生物胞外电子传递未来的研究方向提出了展望。

关键词：电活性微生物细胞色素c 胞外电子传递地杆菌希瓦氏菌

金属-有机框架材料吸附水中有机污染物研究进展

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化工新型材料 2022年第6期50卷 296-301页

作者：阳侃盛光遥何岸飞苏州科技大学环境科学与工程学院苏州215009

水污染问题已威胁到全球生态环境和人类健康,大量有机污染物的排放给全球水治理带来了巨大挑战,并且传统处理方法并不能有效去除部分有机污染物。近年来,金属-有机框架(MOFs)的研究为水中有机污染物的去除带来了新思路。综述了有关MOFs... 详细信息

水污染问题已威胁到全球生态环境和人类健康,大量有机污染物的排放给全球水治理带来了巨大挑战,并且传统处理方法并不能有效去除部分有机污染物。近年来,金属-有机框架(MOFs)的研究为水中有机污染物的去除带来了新思路。综述了有关MOFs吸附去除水中有机污染物的研究和应用进展,旨在为基于MOFs的废水处理提供参考。

关键词：金属-有机框架水污染有机污染物吸附

反硝化厌氧甲烷氧化微生物的生态分布研究进展

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工业水处理 2023年第8期43卷 21-29页

作者：李长鑫盛光遥汤明芳丁静苏州科技大学城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室江苏苏州215009 苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009

反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程是以甲烷为唯一电子供体、硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程,这一过程在碳氮元素生物地球化学循环和控制全球温室效应方面都起着非常重要的作用。综述了DAMO微生物在典型生态系统(如淡水湖泊、湿... 详细信息

反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO)过程是以甲烷为唯一电子供体、硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程,这一过程在碳氮元素生物地球化学循环和控制全球温室效应方面都起着非常重要的作用。综述了DAMO微生物在典型生态系统(如淡水湖泊、湿地、河流)和非典型生态系统(如海洋、盐湖)中的分布特征、群落结构、物种丰度及影响因素,探究了不同区域环境中DAMO微生物的多样性差异,对比讨论了DAMO微生物环境调研采用的主要检测方法。DAMO微生物在绝大部分生态环境中均有分布,且DAMO微生物在不同生境间的群落结构和物种丰度均存在一定差异,其中盐水环境与淡水环境中的DAMO微生物差异较大。水体中的总碳、TP/TN、氨氮含量也是影响DAMO微生物菌群分布的重要因素。然而,目前针对DAMO古菌的环境调研非常缺乏,还需要开展更多的研究工作。此外,更特异/有效的引物设计以及其他检测技术的发展将有利于进一步认识和理解环境中DAMO微生物的多样性及生态功能。

关键词：反硝化厌氧甲烷氧化(DAMO) 生态分布微生物多样性

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Mn(Ⅲ)对污染物转化去除作用研究进展

环境科学与技术 2022年第6期45卷 144-153页

作者：姜晶黄晓月何岸飞丁静盛光遥苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室江苏苏州215009

锰是环境中广泛存在的过渡金属元素,其价态丰富,性质活跃,广泛参与污染物的环境地球化学过程,并在污染治理修复中发挥重要作用。三价锰(Mn(Ⅲ))作为一种中间价态锰,因存在时间短,易歧化,导致其在各种涉锰反应中的作用长期被忽视。近年来... 详细信息

锰是环境中广泛存在的过渡金属元素,其价态丰富,性质活跃,广泛参与污染物的环境地球化学过程,并在污染治理修复中发挥重要作用。三价锰(Mn(Ⅲ))作为一种中间价态锰,因存在时间短,易歧化,导致其在各种涉锰反应中的作用长期被忽视。近年来,越来越多的研究证实了Mn(Ⅲ)在污染物迁移转化过程中发挥重要作用。文章阐述了Mn(Ⅲ)的重要理化性质,梳理了其在重金属、非金属等无机污染物、有机污染物转化及生物系统中的重要作用,总结了氧化、还原、催化等作用机制,分析了其在污染去除应用中的优点和不足,为Mn(Ⅲ)相关基础研究和实际应用提出可能的方向。

关键词：三价锰锰氧化物氧化还原催化

高锰酸钾改性生物炭对水中噻虫胺吸附性能及机理

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环境工程学报 2022年第4期16卷 1175-1185页

作者：姜晶黄晓月白金龙何岸飞丁静盛光遥苏州科技大学环境科学与工程学院城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室苏州215009

以700℃热解制备的杉木生物炭(BC)为原料,采用高锰酸钾高温氧化法制备了改性生物炭(MnO_(x)-BC),考察了其对广泛使用的新烟碱类杀虫剂噻虫胺的强化去除及作用机理。结果表明,高锰酸钾改性生物炭对噻虫胺的去除能力较原始生物炭有所提高,... 详细信息

以700℃热解制备的杉木生物炭(BC)为原料,采用高锰酸钾高温氧化法制备了改性生物炭(MnO_(x)-BC),考察了其对广泛使用的新烟碱类杀虫剂噻虫胺的强化去除及作用机理。结果表明,高锰酸钾改性生物炭对噻虫胺的去除能力较原始生物炭有所提高,Langmuir模型拟合得到MnO_(x)-BC对噻虫胺的最大吸附容量达到37 mg·g^(−1)。MnO_(x)-BC对噻虫胺的吸附动力学符合准二级动力学方程,颗粒内扩散模型拟合显示吸附过程分为3个阶段。MnO_(x)-BC对噻虫胺的吸附过程属于单分子层吸附,不同pH条件下MnO_(x)-BC比BC具有更好的吸附稳定性,共存离子Ca^(2+)对MnO_(x)-BC吸附抑制作用大于Na^(+)。MnO_(x)-BC对噻虫胺的吸附机理主要包括孔隙填充、π-π电子供体-受体相互作用、氢键作用和静电作用。

关键词：生物炭高锰酸钾改性噻虫胺吸附

生物炭添加下枯草芽孢杆菌应对镉胁迫的分子机制

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农业环境科学学报 2023年第10期42卷 2324-2334页

作者：丁静陈伟光陈宇婷何岸飞姜晶盛光遥苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009

为了探究生物炭添加前后枯草芽孢杆菌应对镉胁迫的分子机制,本研究基于转录组测序,对比分析了枯草芽孢杆菌在4种体系(正常体系、镉胁迫体系、生物炭体系、生物炭-镉胁迫体系)中的基因表达差异。结果表明:在镉胁迫压力下,枯草芽孢杆菌共... 详细信息

为了探究生物炭添加前后枯草芽孢杆菌应对镉胁迫的分子机制,本研究基于转录组测序,对比分析了枯草芽孢杆菌在4种体系(正常体系、镉胁迫体系、生物炭体系、生物炭-镉胁迫体系)中的基因表达差异。结果表明:在镉胁迫压力下,枯草芽孢杆菌共产生1932个差异表达基因,其中上调基因967个,下调基因965个。枯草芽孢杆菌的代谢活性受到明显抑制,但是其鞭毛组装和细菌趋化性通路明显增强,离子转运和阳离子跨膜转运蛋白功能条目的基因表达也呈现上调,说明枯草芽孢杆菌通过上调细胞运动及离子转运相关基因的表达来规避镉毒性压力。相比于镉胁迫体系,在生物炭-镉胁迫体系中,细菌共产生1541个差异表达基因,其中上调基因691个,下调基因850个。生物炭的存在增强了枯草芽孢杆菌生物过程、细胞组分和分子功能基因的表达,枯草芽孢杆菌物质和能源代谢相关通路的基因表达均呈现上调,并且细菌体内镉抗性基因czcD、cadA和膜功能相关差异基因的表达也以上调为主,说明生物炭可以缓解镉胁迫对枯草芽孢杆菌的毒性效应,并可刺激枯草芽孢杆菌的金属抗性能力。

关键词：生物炭枯草芽孢杆菌镉胁迫转录组分子机制

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海水体系中黑碳吸附三丁基锡的行为与机理

高等学校化学学报 2013年第1期34卷 84-90页

作者：肖小雨盛光遥邱宇平浙江工业大学生物与环境工程学院杭州310032 同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室上海200092

在700,400℃条件下热解碳化杉木制得2种黑碳(BC700和BC400).研究了海水体系中,pH和盐度影响下2种黑碳(BC)对三丁基锡(TBT)的吸附行为与机理.实验结果表明,BC700的比表面积较大,BC400的有机质含量较高.盐度的增加(5～35 g/kg)使BC表面净... 详细信息

在700,400℃条件下热解碳化杉木制得2种黑碳(BC700和BC400).研究了海水体系中,pH和盐度影响下2种黑碳(BC)对三丁基锡(TBT)的吸附行为与机理.实验结果表明,BC700的比表面积较大,BC400的有机质含量较高.盐度的增加(5～35 g/kg)使BC表面净电荷降低,静电作用减弱;但同时导致盐析效应增强,使TBT的有效浓度增大,综合结果导致2种BC对TBT的吸附增加了1.03～2.12倍.当溶液pH为4.00和6.25时,TBT以离子(TBT+)和中性(TBT)形态共同存在,而在pH为8.00时几乎全为中性态,分子形态的不同导致TBT与BC间的作用机理发生变化.TBT的最大吸附发生在pH=6.25时,这是静电作用、物理吸附和疏水分配等多种机制共同作用的结果.X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明,Sn3d5/2峰结合能随着pH的降低而增加,证明TBT与BC之间存在静电作用.因此可以认为,TBT在BC700上的吸附主要为物理吸附和静电作用,而在BC400上的吸附则由疏水分配、物理吸附和静电吸引共同主导.

关键词：黑碳三丁基锡吸附机理盐度 pH