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可生物降解聚合物作为固相反硝化碳源的研究进展

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环境化学 2024年第6期43卷 2047-2057页

作者：周鹏刘鹰苏鑫刘佩武吴英海韩蕊大连海洋大学设施渔业教育部重点实验室大连116023 大连海洋大学水产与生命学院大连116023 浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 大连海洋大学海洋与土木工程学院大连116023

碳源是生物反硝化法处理低碳氮比硝酸盐污水的必要物质.传统的水溶性碳源投加量难以控制,易导致出水水质恶化,需要寻找一种释碳稳定、安全高效的替代碳源.可生物降解聚合物(biodegradable polymers,BDPs)是一类人工合成的高分子有机物,... 详细信息

碳源是生物反硝化法处理低碳氮比硝酸盐污水的必要物质.传统的水溶性碳源投加量难以控制,易导致出水水质恶化,需要寻找一种释碳稳定、安全高效的替代碳源.可生物降解聚合物(biodegradable polymers,BDPs)是一类人工合成的高分子有机物,已被证实可作为新型的反硝化缓释碳源.其具有反硝化效率高、安全稳定、操作简单等优点,近年来被广泛报道.归纳总结了BDPs碳源类型及其体系的反硝化性能和影响因素,讨论了BDPs体系脱氮机制及生物膜群落结构与功能,评价了BDPs反硝化脱氮的成本.提出发展成本相对低廉的BDPs复合碳源、阐明运行条件对BDPs反硝化的影响机制、通过优化微生物群落来构建高效BDPs反硝化系统以及加强共存污染物去除等未来重点研究方向,以期为可生物降解聚合物的反硝化脱氮研究和应用提供参考和依据.

关键词：生物脱氮污水处理固态碳源混合碳源硝酸盐

可生物降解聚合物作为固相反硝化碳源的研究进展

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环境化学 2024年

作者：周鹏刘鹰苏鑫刘佩武吴英海韩蕊浙江大学生物系统工程与食品科学学院大连海洋大学海洋与土木工程学院大连海洋大学设施渔业教育部重点实验室大连海洋大学水产与生命学院

碳源是生物反硝化法处理低碳氮比硝酸盐污水的必要物质.传统的水溶性碳源投加量难以控制，易导致出水水质恶化，需要寻找一种释碳稳定、安全高效的替代碳源.可生物降解聚合物(biodegradable polymers,BDPs)是一类人工合成的高分子有机... 详细信息

碳源是生物反硝化法处理低碳氮比硝酸盐污水的必要物质.传统的水溶性碳源投加量难以控制，易导致出水水质恶化，需要寻找一种释碳稳定、安全高效的替代碳源.可生物降解聚合物(biodegradable polymers,BDPs)是一类人工合成的高分子有机物，已被证实可作为新型的反硝化缓释碳源.其具有反硝化效率高、安全稳定、操作简单等优点，近年来被广泛报道.归纳总结了BDPs碳源类型及其体系的反硝化性能和影响因素，讨论了BDPs体系脱氮机制及生物膜群落结构与功能，评价了BDPs反硝化脱氮的成本.提出发展成本相对低廉的BDPs复合碳源、阐明运行条件对BDPs反硝化的影响机制、通过优化微生物群落来构建高效BDPs反硝化系统以及加强共存污染物去除等未来重点研究方向，以期为可生物降解聚合物的反硝化脱氮研究和应用提供参考和依据.

关键词：生物脱氮污水处理固态碳源混合碳源硝酸盐

碳源种类对生物除磷颗粒污泥效能及微生物群落特征的影响

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水处理技术 2024年

作者：张祥霖王艳萍安徽水利水电职业技术学院合肥师范学院

碳源种类对污水生物除磷过程发挥重要作用，然而碳源种类对生物除磷好氧颗粒污泥（AGS）的效能及微生物群落结构的影响至今不明确。因此，本工作在中温条件下探究了碳源种类（乙酸、丙酸及两者混合）对生物除磷AGS的影响。结果表明混合... 详细信息

碳源种类对污水生物除磷过程发挥重要作用，然而碳源种类对生物除磷好氧颗粒污泥（AGS）的效能及微生物群落结构的影响至今不明确。因此，本工作在中温条件下探究了碳源种类（乙酸、丙酸及两者混合）对生物除磷AGS的影响。结果表明混合碳源利于AGS对污染物及营养盐的去除。混合碳源组别COD和磷酸盐去除效率分别高达95.9%～97.8%和96.8%～98.5%。混合碳源提高了AGS浓度，促进了胞外聚合物的分泌，并提高各层EPS含量。混合碳源降低了污泥体积指数，提高了污泥沉降性。胞内聚合物分析表明混合碳源提高了聚羟基脂肪酸酯（PHA）的含量但降低了糖原质含量。微生物群落分析表明混合碳源组别内微生物丰富度和多样性均高于单一碳源，且混合碳源组别内，属水平上Candidatus Accumulibacter、Acinetobacter的相对丰度高于其他组。研究结果为生物除磷AGS的高效处理混合碳源废水提供一定的数据支撑和理论依据。

关键词：混合碳源生物除磷颗粒污泥微生物群落

基于环烷烃/乙醇混合碳源高性能碳纳米管纤维的连续化制备

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化学学报 2023年第6期81卷 565-571页

作者：赵天成蒋鸿宇张琨徐一帆康欣悦胥鉴宸周旭峰陈培宁彭慧胜聚合物分子工程国家重点实验室、复旦大学高分子科学系先进材料实验室上海200438

利用化学气相沉积和干法纺丝方法可以制备得到碳纳米管纤维,但受限于反应碳源较为单一,目前纤维的力学和电学性能还难以有效满足实际应用需求,如何实现高性能碳纳米管纤维的连续制备,仍是本领域一个重要挑战.本研究通过设计十氢萘/乙醇... 详细信息

利用化学气相沉积和干法纺丝方法可以制备得到碳纳米管纤维,但受限于反应碳源较为单一,目前纤维的力学和电学性能还难以有效满足实际应用需求,如何实现高性能碳纳米管纤维的连续制备,仍是本领域一个重要挑战.本研究通过设计十氢萘/乙醇新型二元混合碳源,重点调控环烷烃/乙醇的组分比例,实现了高性能碳纳米管纤维的连续化制备,收集速率达到220 m/h.相比于已报道的由单一乙醇碳源制备的碳纳米管纤维,由混合碳源制备的碳纳米管纤维拉伸断裂强度(750 MPa)提升了1倍以上,力学性能在弯折百万次后仍保持稳定;电导率(4.8×10^(3) S/cm)提升4倍以上,可有效满足纤维储能器件应用需求,所构建的纤维状锂–二氧化碳电池显示良好电化学性能.

关键词：碳纳米管纤维化学气相沉积浮动催化剂连续制备混合碳源

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凝结芽孢杆菌混合碳源乳酸发酵研究

食品工业科技 2023年第6期44卷 155-161页

作者：陈铭浩刘志豪王永红华东理工大学生物工程学院上海200000

为了更好的研究工业乳酸发酵中的分解代谢物阻遏效应,在实验室规模反应器对凝结芽孢杆菌混合碳源乳酸发酵进行不同通气量、pH、中和剂等条件的发酵特性研究,并研究了不同金属离子、渗透压等条件对饥饿状态下凝结芽孢杆菌自溶的影响。结... 详细信息

为了更好的研究工业乳酸发酵中的分解代谢物阻遏效应,在实验室规模反应器对凝结芽孢杆菌混合碳源乳酸发酵进行不同通气量、pH、中和剂等条件的发酵特性研究,并研究了不同金属离子、渗透压等条件对饥饿状态下凝结芽孢杆菌自溶的影响。结果表明:凝结芽孢杆菌葡萄糖+海藻糖混合碳源乳酸发酵呈现明显的分解代谢物阻遏效应,且发酵可分为葡萄糖消耗阶段、有机酸消耗阶段和海藻糖消耗阶段。不同发酵条件在葡萄糖消耗阶段对菌体生长和乳酸生成影响较小,但对发酵后期海藻糖利用阶段菌体生长和乳酸合成有明显影响。在海藻糖消耗阶段,通气量为7.2 L/h时有较高的底物消耗速率和产酸速率;用NaOH作为中和剂在pH6.5时海藻糖消耗速率和乳酸生成速率均高于pH6.0,而pH5.5时不利用海藻糖且不生产乳酸;与NaOH作为中和剂相比,在pH6.5条件下Ca(OH)_(2)作为中和剂使海藻糖消耗速率和乳酸生成速率分别提高21.0%和28.3%。发现Ca^(2+)、Mg^(2+)等二价离子确实对菌体自溶有一定的缓解作用,且Na+能在饥饿状态下维持菌体的活性,为研究凝结芽孢杆菌混合碳源乳酸发酵过程代谢转变调控机理奠定基础。

关键词：凝结芽孢杆菌混合碳源发酵特性金属离子自溶

混合碳源条件下抗生素对大肠杆菌生长及耐药的影响研究

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混合碳源条件下抗生素对大肠杆菌生长及耐药的影响研究

作者：韩冬旭河北科技大学

学位级别：硕士

环境中亚抑制浓度的抗生素污染会诱导细菌的Hormesis效应、加速细菌耐药性的演变和传播,造成严重的生态和健康风险。实际环境中多种碳源共存条件下细菌的碳分解代谢物抑制(CCR)机制会改变细菌的代谢状态,进而影响细菌的抗生素敏感性及... 详细信息

环境中亚抑制浓度的抗生素污染会诱导细菌的Hormesis效应、加速细菌耐药性的演变和传播,造成严重的生态和健康风险。实际环境中多种碳源共存条件下细菌的碳分解代谢物抑制(CCR)机制会改变细菌的代谢状态,进而影响细菌的抗生素敏感性及耐药性。因此,本文以大肠杆菌(E.coli)为受试生物,选择环丙沙星(CIP)和2-甲基四氢呋喃-3-酮(MTHF)两种抗生素为受试化合物,在不同浓度(0.00、0.50、1.00、1.75、2.50、3.00 g·L)典型碳源葡萄糖(Glc)与基本培养基(MH培养基和LB培养基)构成的混合碳源体系中测定并评价了CIP与MTHF单一及联合胁迫下E.coli的毒性效应、突变以及RP4质粒接合转移效应,结果表明:1)混合碳源条件下首选碳源Glc的存在触发了E.coli的CCR机制导致了E.coli的二次生长,这造成了E.coli代谢状态的变化进而影响其抗生素敏感性和耐药性。2)在Glc+MH混合碳源条件下,CIP和MTHF单一及联合暴露均能诱导E.coli“低促高抑”的Hormesis效应,培养体系中Glc浓度的升高导致CIP、MTHF及CIP+MTHF在低浓度下对E.coli的生长促进作用增强(最大促进率分别由26%、8%、14%增加到84%、39%、47%)、高浓度下对E.coli的生长抑制作用减弱(EC值分别由1.56E-07、4.54E-02、1.81E-02 mol·L增大到4.35E-07、7.21E-02、2.91E-02 mol·L),培养体系中Glc的加入降低了抗生素对E.coli的毒性。3)在Glc+MH混合碳源条件下,CIP和MTHF单一及联合暴露均能够诱导E.coli突变,CIP、MTHF及CIP+MTHF胁迫下的突变频率促进率随Glc浓度的升高而增大(分别由84%、62%、68%增大到1548%、961%、1615%),培养体系中Glc的加入有利于E.coli发生耐药性突变。4)在Glc+LB混合碳源条件下,CIP和MTHF单一及联合暴露均能够诱导E.coli发生RP4质粒接合转移,Glc浓度升高时接合转移频率促进率逐渐下降,当Glc浓度>1.75g·L时,E.coli的接合转移受到抑制(接合转移频率促进率混合碳源条件下,培养体系中Glc浓度的升高能够降低抗生素的细菌毒性、增加细菌产生耐药性风险,但是降低了耐药性传播的风险。本研究能够为真实环境中多种碳源共存条件下抗生素的生态风险评估提供数据基础。

关键词：抗生素大肠杆菌混合碳源葡萄糖 Hormesis效应突变接合转移

混合碳源对炭/炭复合材料密度及显微结构的影响

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粉末冶金材料科学与工程 2014年第4期19卷 659-664页

作者：张庆灵张明瑜黄启忠谭瑞轩中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

为了探明碳源组成对化学气相渗透(CVI)制备的炭/炭复合材料密度分布及结构的影响,本文分别以丙烯(C3H6)单一碳源、丙烯/乙炔(C3H6/C2H2)混合碳源为原料,N2为稀释气体,针刺整体炭毡为预制体,在自制CVI炉中980℃负压工艺条件下制备了炭/... 详细信息

为了探明碳源组成对化学气相渗透(CVI)制备的炭/炭复合材料密度分布及结构的影响,本文分别以丙烯(C3H6)单一碳源、丙烯/乙炔(C3H6/C2H2)混合碳源为原料,N2为稀释气体,针刺整体炭毡为预制体,在自制CVI炉中980℃负压工艺条件下制备了炭/炭复合材料。分析了碳源组成对炭收率及所制备试样密度分布的影响,并采用偏光光学显微镜、拉曼光谱对其组织结构进行了表征。研究结果表明:相同条件下,C3H6/C2H2较C3H6的炭收率高,所制备的炭/炭复合材料内外密度梯度较小,热解炭定向度高。

关键词：混合碳源炭炭复合材料化学气相渗透热解炭

混合碳源制备生物絮凝剂的絮凝效能及产量预测模型

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环境科学学报 2014年第7期34卷 1654-1660页

作者：王金娜杨基先王继华李昂马放吴丹王樱凝哈尔滨工业大学市政环境工程学院城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院哈尔滨150025

为实现混合底物的高效定向转化,以产絮菌根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)F2为研究对象,考察不同单一碳源及不同初始浓度对菌体生长、絮凝效能及絮凝剂产量的变化规律,采用BP算法构建絮凝效能及产量预测神经网络.产絮菌F2利用葡萄... 详细信息

为实现混合底物的高效定向转化,以产絮菌根癌农杆菌(Agrobactrium tumefaciens)F2为研究对象,考察不同单一碳源及不同初始浓度对菌体生长、絮凝效能及絮凝剂产量的变化规律,采用BP算法构建絮凝效能及产量预测神经网络.产絮菌F2利用葡萄糖时的絮凝效能和产量分别为88.98%和2.20 g·L-1,过低的初始浓度将影响产量,不低于7.5 g·L-1为佳.以D-(+)-葡萄糖、D-半乳糖和D-甘露糖3种单糖为混合碳源,构建网络结构为3-5-2的产絮效能及絮凝剂产量预测模型,对两个输出层的预测误差范围均在4%以内,预测葡萄糖、半乳糖、甘露糖浓度的最优解为6.59 g·L-1、1.32 g·L-1、3.57 g·L-1,经验证混合碳源发酵产絮可使絮凝效能和产量比单一葡萄糖发酵时分别提高6.87%和26.82%,本文为产絮菌F2利用含糖有机质废液发酵产絮凝剂提供数据参考.

关键词：生物絮凝剂混合碳源絮凝效能絮凝剂产量 BP神经网络

混合碳源的好氧颗粒污泥培养及其除污效果分析

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环境工程学报 2021年第3期15卷 962-971页

作者：刘前进刘立凡广东工业大学土木与交通工程学院广州510006

以葡萄糖和乙酸钠为混合碳源,采用调控耗氧有机污染物浓度(以COD计)、表面上升气速和污泥沉降时间的方法培养好氧颗粒污泥,对污泥颗粒化过程中的污泥特性变化和污染物去除效果进行研究。结果表明:第110天,好氧颗粒污泥培养成功,颗粒粒... 详细信息

以葡萄糖和乙酸钠为混合碳源,采用调控耗氧有机污染物浓度(以COD计)、表面上升气速和污泥沉降时间的方法培养好氧颗粒污泥,对污泥颗粒化过程中的污泥特性变化和污染物去除效果进行研究。结果表明:第110天,好氧颗粒污泥培养成功,颗粒粒径主要分布在1.43~2.26 mm,污泥容积指数(SVI30)为28 mL·g^(−1),沉降速度为94 m·h^(−1),污泥挥发组分比例(MLVSS/MLSS)为0.72。通过对胞外聚合物(EPS)含量变化分析可知,在污泥颗粒化过程中,多糖(PS)含量变化不大,基本维持在25 mg·g^(−1),蛋白质(PN)含量明显增加,由13.98 mg·g^(−1)增加到41.86 mg·g^(−1),说明PN对好氧颗粒污泥的形成具有重要作用。好氧颗粒污泥对COD、TN和TP的去除率分别达到95%、80%、70%,具有良好的除污效果。以上研究结果可为好氧颗粒污泥的培养提供参考。

关键词：好氧颗粒污泥除污效果特性颗粒化混合碳源