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微反应器内甲苯连续二硝化制备二硝基甲苯

化工学报 2024年第3期75卷 867-876页

作者：陈饶赵鑫陈戴欣姜圣坤廉应江王金波杨梅陈光文中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023 中国科学院大学北京100049 中国五洲工程设计集团有限公司北京100053

为实现二硝基甲苯(DNT)的安全高效生产,采用微反应技术,以甲苯为原料、硝硫混酸为硝化剂,研究了甲苯连续二硝化反应过程基本规律。提高反应温度、增大硝酸与甲苯的摩尔比、降低混酸含水量、减小硝硫摩尔比、集成釜式搅拌操作有利于DNT... 详细信息

为实现二硝基甲苯(DNT)的安全高效生产,采用微反应技术,以甲苯为原料、硝硫混酸为硝化剂,研究了甲苯连续二硝化反应过程基本规律。提高反应温度、增大硝酸与甲苯的摩尔比、降低混酸含水量、减小硝硫摩尔比、集成釜式搅拌操作有利于DNT的生成;降低反应温度、提高混酸含水量和硝硫摩尔比,有利于降低2,4-/2,6-DNT比值。针对80/20DNT产品进行了硝化工艺优化。在反应温度75℃、混酸含水量14%(质量分数)、硝硫摩尔比1/4或1/3、搅拌时间5 min条件下,产物中一硝基甲苯(MNT)含量小于0.2%,2,4-和2,6-DNT含量大于96%,2,4-/2,6-DNT比值小于4.25,其他DNT异构体含量均小于4%,符合行业标准。绝热条件下,室温进料,混酸含水量14%(质量分数),硝硫摩尔比1/4,搅拌时间10min,生产的产品质量符合行业标准。研究结果为甲苯连续二硝化工艺开发及80/20DNT产品的连续制备提供了基础。

关键词：微反应器微通道过程强化硝化二硝基甲苯

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喀斯特湿地、稻田和稻田撂荒地的NO排放及其与硝化和反硝化细菌群落的相关性

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农业环境科学学报 2024年

作者：陈伟坚靳振江许丹丹李强桂林理工大学环境科学与工程学院桂林理工大学岩溶地区水污染控制与用水安全保障协同创新中心中国地质科学院岩溶地质研究所桂林理工大学广西环境污染控制理论与技术重点实验室

为研究土地利用对喀斯特湿地硝化细菌和反硝化细菌与氧化亚氮(N2O)排放的影响，以会仙喀斯特湿地中的天然湿地、稻田和稻田撂荒地为研究样地，用高通量测序法、实时PCR法与静态暗箱结合气相色谱法分别测定硝化细菌和反硝化细菌群落相对... 详细信息

为研究土地利用对喀斯特湿地硝化细菌和反硝化细菌与氧化亚氮(N2O)排放的影响，以会仙喀斯特湿地中的天然湿地、稻田和稻田撂荒地为研究样地，用高通量测序法、实时PCR法与静态暗箱结合气相色谱法分别测定硝化细菌和反硝化细菌群落相对丰度、绝对丰度与N2O排放速率和总量。结果表明：在水稻的全生育期中，N2O排放速率在天然湿地中总体上高于稻田和稻田撂荒地，三者的N2O排放总量分别为1.07、0.38 kg·hm-2和0.20 kg·hm-2。在水稻成熟期，稻田硝化细菌的绝对丰度显著高于天然湿地和稻田撂荒地，而硝化细菌和反硝化细菌的绝对丰度在后二者之间均没有显著差异。相对丰度最高的硝化细菌为Nitrosospira，其在稻田撂荒地(83.28%)和稻田(82.75%)的相对丰度显著高于其在天然湿地(68.52%)的相对丰度；相对丰度最高的反硝化细菌为Pseudogulbenkiania，其相对丰度在稻田撂荒地最高(29.49%)，稻田次之(21.24%)，天然湿地最低(16.26%)。研究表明，长期种植水稻降低了喀斯特湿地的N2O排放量，改变了水稻成熟期硝化细菌和反硝化细菌的多样性。因此，单就降低N2O排放而言，把稻田保留在喀斯特湿地中具有其合理性。

关键词：喀斯特湿地稻田 N O 硝化反硝化群落结构

不同溶解氧浓度下硝化工艺中微生物种群结构对比

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环境科学 2019年第8期40卷 3706-3712页

作者：刘文如顾广发宋小康杨殿海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苏州215009 苏州高新区浒墅关镇安全环保办公室苏州215009 苏州净研环保科技有限公司苏州215009 同济大学环境科学与工程学院上海200092

运用高通量测序技术分析了不同溶解氧(DO)浓度下硝化工艺微生物种群结构.结果表明,低氧硝化反应器(RL,DO浓度为0. 2~0. 3 mg·L^-1 )比高氧硝化反应器[RH,DO=(2. 0±0. 1) mg·L^-1 ]具有更高的种群多样性,而RH中微生物种群功能组织性更... 详细信息

运用高通量测序技术分析了不同溶解氧(DO)浓度下硝化工艺微生物种群结构.结果表明,低氧硝化反应器(RL,DO浓度为0. 2~0. 3 mg·L^-1 )比高氧硝化反应器[RH,DO=(2. 0±0. 1) mg·L^-1 ]具有更高的种群多样性,而RH中微生物种群功能组织性更高.尽管RH和RL共有物种信息达85%以上,但DO浓度的不同造成了单个物种在相对丰度上的显著差异.Proteobacteria门(80. 7%)在RH中被高度富集,其中Nitrosomonas菌属相对丰度达到65. 1%;而在RL中则以Proteobacteria(43. 8%)、Firmicutes (20. 0%)以及Bacteroidetes (15. 1%)为共同主导者,同时RL中含有大量Lactococcus、Anaerolineaceae以及Rhodocyclaceae等可在厌氧或缺氧条件下进行水解发酵作用的菌属. Nitrosomonas oligotropha和Nitrosomonas europaea分别为RH和RL中优势氨氧化细菌,而亚硝酸盐氧化细菌均以Nitrospira defluvii为主导.反应器中NH4+-N和NO2--N浓度(而非DO浓度)是上述硝化菌群被选择性富集的关键因素.

关键词：活性污泥硝化溶解氧微生物种群高通量测序

铜陵市河流沉积物中硝化和反硝化微生物分布特征

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环境科学 2016年第4期37卷 1362-1370页

作者：程建华窦智勇孙庆业安徽大学资源与环境工程学院合肥230601

矿区河流不仅受到矿业活动带来污染物的影响,还受到区域内生活污水及农田退水中氮、磷和有机物的污染.本研究以铜陵市河流表层沉积物为研究对象,采用荧光定量PCR技术分析季节和污染类型对沉积物样品中硝化（amoA）和反硝化（nirS和nirK... 详细信息

矿区河流不仅受到矿业活动带来污染物的影响,还受到区域内生活污水及农田退水中氮、磷和有机物的污染.本研究以铜陵市河流表层沉积物为研究对象,采用荧光定量PCR技术分析季节和污染类型对沉积物样品中硝化（amoA）和反硝化（nirS和nirK）功能基因丰度的影响.结果表明,沉积物样品中氨氧化古菌（AOA）和细菌（AOB）基因丰度变化范围分别为1.74×10^5-1.45×10^8copies·g^-1和1.39×10^5-3.39×10^7copies·g^-1,AOA平均丰度是AOB的4.39倍;反硝化基因（nirS和nirK基因）丰度变化范围分别为1.69×10^7-8.55×10^9copies·g^-1和4.45×10^6-1.51×10^8copies·g^-1,nirS基因平均丰度为nirK基因的28.35倍.沉积物AOA丰度呈现春季和秋季较高,夏季和冬季较低的趋势,而AOB在春季和冬季沉积物中的丰度高于夏季和秋季;反硝化基因丰度则表现为春季（nirS）/秋季（nirK）〉夏季〉冬季〉秋季（nirS）/春季（nirK）.矿区周围以重金属为主要污染物的河流沉积物中两种amoA和nirS基因的丰度高于毗邻农田区域主要受到氮、磷及有机物污染的河流,后者的nirK基因丰度更高.

关键词：沉积物硝化反硝化荧光定量重金属

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高浓度游离氨冲击负荷对生物硝化的影响机制

环境科学 2017年第1期38卷 260-268页

作者：季民刘灵婕翟洪艳刘京苏晓天津大学环境科学与工程学院天津300350

工业废水厂或含工业废水较多的城市污水处理厂,在运行过程中可能会意外受到高浓度氨氮废水急性冲击负荷的影响,造成生物硝化反应受到抑制,出水不能稳定达标.为了指导实际污水处理厂应对游离氨(FA)急性冲击负荷造成的出水不达标问题,本... 详细信息

工业废水厂或含工业废水较多的城市污水处理厂,在运行过程中可能会意外受到高浓度氨氮废水急性冲击负荷的影响,造成生物硝化反应受到抑制,出水不能稳定达标.为了指导实际污水处理厂应对游离氨(FA)急性冲击负荷造成的出水不达标问题,本文探究高浓度氨氮废水对污水生物硝化系统的影响机制.本文利用序批式活性污泥反应器(SBR)处理模拟高氨氮废水,通过监测氨氮最大比降解速率、硝酸盐氮最大比生成速率、亚硝化和硝化比耗氧速率,硝化菌丰度等指标,研究高浓度氨氮废水中FA对硝化菌活性的影响规律.结果表明,FA在低浓度范围内,增加FA急性负荷能够促进硝化活性,而当FA急性冲击负荷大于一定值时,会对硝化作用造成抑制;FA浓度越大,受到抑制的硝化生物活性所需要的恢复周期越长.利用荧光原位杂交分析技术,发现当进水FA浓度(以N计)从3.6 mg·L^(-1)升高到8.1 mg·L^(-1)时,氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)菌群数量都略微升高,而当FA浓度大于8.1 mg·L^(-1)时,AOB和NOB菌群数量明显下降.FA对AOB和NOB菌群的临界抑制浓度分别为8.1 mg·L^(-1)和6.6 mg·L^(-1),NOB相对于AOB菌群更敏感.

关键词：高浓度氨氮废水硝化硝化菌抑制游离氨

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零价铁强化生物硝化效能及机理研究

化工学报 2021年第10期72卷 5372-5383页

作者：陈红谢静成钰莹于鑫陈善平薛罡王美琳罗意贺向宇东华大学环境科学与工程学院上海201620 上海环境卫生工程设计院有限公司上海200232

三氯生(TCS)、纳米铜(CuNPs)等新型污染物进入污水处理系统后会抑制生物硝化效果,且对污泥微生物的长期暴露可能引发抗性基因的富集与传播风险,本研究通过添加零价铁改善受污染物抑制的生物硝化作用。在TCS、CuNPs的单独及联合暴露下,... 详细信息

三氯生(TCS)、纳米铜(CuNPs)等新型污染物进入污水处理系统后会抑制生物硝化效果,且对污泥微生物的长期暴露可能引发抗性基因的富集与传播风险,本研究通过添加零价铁改善受污染物抑制的生物硝化作用。在TCS、CuNPs的单独及联合暴露下,通过测定出水氨氮浓度探究零价铁对污泥硝化的强化作用,通过测定污染物浓度、硝化酶活力、硝化功能基因丰度及微生物种群结构探究零价铁强化生物硝化效能的机理;此外,探究了零价铁对TCS抗性基因(mexB)及铜抗性基因(copA)富集规律的影响。在硝化作用受到TCS、CuNPs抑制时,零价铁的引入可一定程度提高(0.5%~6.7%)一个反应周期内氨氮的去除效率,且长期运行中零价铁有利于硝化效率的提高与恢复。机理研究表明零价铁可降低系统中Cu^(2+)和TCS的浓度,从而减轻污染物的毒性,此外,零价铁可提高两种硝化酶——AMO酶和NXR酶的活性,增加amoA酶功能基因的丰度,促进Nitrospira和Lacibacter的增长,因此强化了污泥的硝化性能。值得注意的是,TCS和CuNPs的暴露会引起mexB基因及copA基因的富集,而零价铁亦会增加mexB、copA基因的丰度,提高抗性基因的传播风险。

关键词：三氯生纳米铜硝化抗性基因微生物群落酶曝气污染

抑制剂包膜尿素对石灰性土壤硝化及相关酶活性的影响

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江苏农业科学 2023年第15期51卷 231-238页

作者：胡丹李培楚康丽霞张淑英刘涛石河子大学农学院新疆石河子832003

通过研究硝化抑制剂包膜尿素施入3种质地的石灰性土壤后铵、硝含量动态以及相关酶活性的变化,明确其对石灰性土壤氮转化及生物学活性的影响。采用室内模拟培养试验,设置不施氮肥(CK)、施用尿素(U)和抑制剂包膜尿素(CPCU)3个处理,每个处... 详细信息

通过研究硝化抑制剂包膜尿素施入3种质地的石灰性土壤后铵、硝含量动态以及相关酶活性的变化,明确其对石灰性土壤氮转化及生物学活性的影响。采用室内模拟培养试验,设置不施氮肥(CK)、施用尿素(U)和抑制剂包膜尿素(CPCU)3个处理,每个处理4次重复。尿素与沙、壤、黏3种质地的石灰性土壤以500 mg(N)/kg(干土)混施后在32 d内基本完成硝化作用;同等含氮量的抑制剂包膜尿素与以上3种质地土壤混施后硝化时间延长至64 d,且土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量明显高于尿素处理,硝化抑制率达74.02%~75.96%,不同质地土壤的硝化抑制作用表现为黏土>壤土>沙土,但差异不明显。施用尿素增加了土壤氮转化相关酶的活性,施用抑制剂包膜尿素则降低了部分处理的土壤蛋白酶、脲酶及羟胺还原酶活性,提高了土壤亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性。土壤铵、硝态氮含量与土壤氮转化相关酶活性存在一定的关联,其中,铵态氮含量与蛋白酶活性呈极显著负相关关系(P硝化作用,在一定程度上降低了土壤蛋白酶和脲酶活性,从而间接抑制了有机氮矿化和尿素水解,提高了土壤亚硝酸还原酶和硝酸还原酶活性,从而减少氮淋失。

关键词：硝化抑制剂铵态氮硝态氮土壤酶硝化石灰性土壤酶活性

基于水厂砂滤填料附着物的BAF启动及其硝化性能

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中国给水排水 2022年第8期38卷 25-30页

作者：陈仁杰刘明辉丁陈龙吴俊康荆肇乾南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

对自来水厂砂滤池上层填料附着微生物的三组培养物进行了16S rRNA基因扩增子测序,分析其群落组成和结构差异,随后将三组培养物混合后成功启动了4个曝气生物滤池并分析各装置的硝化性能。结果表明:三组培养物仅检测出硝化螺旋菌属、亚硝... 详细信息

对自来水厂砂滤池上层填料附着微生物的三组培养物进行了16S rRNA基因扩增子测序,分析其群落组成和结构差异,随后将三组培养物混合后成功启动了4个曝气生物滤池并分析各装置的硝化性能。结果表明:三组培养物仅检测出硝化螺旋菌属、亚硝化螺旋菌属和亚硝化单胞菌属三种硝化菌属;在NH_(4)^(+)-N浓度为0.5 mg/L时,硝化螺旋菌属是唯一的高丰度硝化微生物,由于缺少氨氧化细菌的存在,推测该硝化螺旋菌属可能存在完全氨氧化菌。4个曝气生物滤池装置成功启动后,在水力停留时间为2 d的条件下,滤池对NH_(4)^(+)-N均有较高的去除率(>98%)。以石英砂为填料的装置在连续进水的初期NO_(3)^(-)-N浓度显著降低,由于进水未添加有机物且溶解氧充足,推测装置在此期间发生了好氧条件下的自养反硝化。以活性炭为填料的装置在连续进水后,不仅NH_(4)^(+)-N去除率高,而且还对NO_(3)^(-)-N有较高的去除率(>99%),推测活性炭吸附-生物降解-再吸附是该滤池脱氮的主要作用机制。

关键词：自来水厂硝化完全氨氧化曝气生物滤池

典型抗生素甲氧苄啶影响下缺氧反硝化脱氮除碳效能的研究

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现代化工 2022年第9期42卷 129-133页

作者：李云琴曾悦福州大学环境与安全工程学院福建福州350108

以实际废水和活性污泥为研究对象,通过构建的序批式好氧-缺氧反应器探究不同质量浓度抗生素甲氧苄啶(TMP)对硝化与反硝化过程的影响。结果表明,低质量浓度(如1.0 mg/L)TMP对除碳、脱氮过程无明显影响,而TMP质量浓度超过2.0 mg/L时,降低... 详细信息

以实际废水和活性污泥为研究对象,通过构建的序批式好氧-缺氧反应器探究不同质量浓度抗生素甲氧苄啶(TMP)对硝化与反硝化过程的影响。结果表明,低质量浓度(如1.0 mg/L)TMP对除碳、脱氮过程无明显影响,而TMP质量浓度超过2.0 mg/L时,降低了碳源消耗及脱氮性能。当进水TMP质量浓度为8.0 mg/L时,稳定时期COD和NH_(4)^(+)-N去除率分别为71.6%~76.5%和75.6%~76.2%,远低于对照组。高质量浓度TMP降低了NH_(4)^(+)-N氧化、NO_(2)^(-)-N氧化及NO_(3)^(-)-N反硝化,提高了NO_(2)^(-)-N的积累并且积累量高达6.5 mg/L,远高于对照组。低质量浓度TMP对硝酸盐还原酶(NAR)的影响不明显。

关键词：甲氧苄啶好氧-缺氧反应器硝化反硝化酶活性