检索结果-南通市图书馆

作者：吴琼浙江工商大学

学位级别：硕士

传统的活性污泥法存在脱氮效率低的缺点使其无法满足日益严格的氮排放要求。目前已开发多种技术工艺强化脱氮效率,其中生物炭载体由于具有高孔隙率、高比表面积和生物亲和性等优点在促进与脱氮相关微生物的富集强化脱氮过程引发了广泛... 详细信息

传统的活性污泥法存在脱氮效率低的缺点使其无法满足日益严格的氮排放要求。目前已开发多种技术工艺强化脱氮效率,其中生物炭载体由于具有高孔隙率、高比表面积和生物亲和性等优点在促进与脱氮相关微生物的富集强化脱氮过程引发了广泛的关注,并展现出较好的应用前景。但是在脱氮过程中有机碳源仍然是限制反硝化菌生长和反硝化速率的一个重要影响因素。基于此,本文通过“以废治废”和“污泥资源化”的理论以剩余污泥为主要材料热解制备生物炭,并将3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯（phbv）与污泥基生物炭复合制备phbv/污泥基生物炭复合填料进一步强化脱氮功能微生物富集并释放有机碳源强化其脱氮效率。构建了序批式活性污泥法（SBR）反应器（对照组和实验组）,分别以低浓度氨氮和高浓度氨氮为进水,考察复合填料对脱氮效能的影响并通过微生物分析对其脱氮机理进行研究。本文主要研究内容及结论如下:（1）通过超声法、熔融法和浸渍法等复合方法制备了phbv/污泥基生物炭复合填料,并利用扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶红外光谱（FT-IR）和接触角等表征手段对其理化性质进行分析。结果表明:超声法制备的复合填料具有亲水性强（接触角为50°）、比表面积大（32.8 m/g）、孔隙率高以及可释放碳源等优点有利于微生物的生长,表现出优异的脱氮性能。（2）通过添加复合填料强化SBR系统处理低氨氮废水,考察反硝化碳源、水力停留时间（HRT）和温度等影响因素对脱氮效能的影响,探究其在最佳条件下长期稳定运行状况下的脱氮效能,分析了复合填料对污泥性能的影响。通过反应动力学分析其脱氮速率,并利用微生物分析探讨复合填料对脱氮效能方面的促进作用机制。结果表明:当进水总氮（TN）为40 mg/L时,反硝化碳源为60 mg/L COD,HRT为5 h,填料投加量为0.1 g/L和温度为28℃时脱氮效果最佳,长期稳定运行期间,投加复合填料的系统的出水TN平均浓度为7.3 mg/L。并且系统具有优异的稳定性,在进水TN浓度在20～40 mg/L波动时,平均出水TN浓度稳定在10.0 mg/L以下。出水TN达到浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》（DB33/2169-2018）中新建污水处理厂中排放标准。复合填料的投加促进了胞外聚合物（EPS）的分泌,蛋白质（PN）/多糖（PS）值增加,污泥沉降性能变好。实验组的比硝化速率为7.7 mg/（g VSS·h）,相对于对照组提高了32%;比反硝化速率为4.4 mg/（g VSS·h）,相对提高了193%。通过微生物分析可知,复合填料的投加显著提高了微生物的多样性和丰富度。在门水平,复合填料的投加使得反应器中Actinobacteriota、Chloroflexi、Proteobacteria和Bacteroidota等与大分子有机物降解和脱氮相关的微生物显著增加。在属水平,unclassified-f-Comamonadaceae、OLB8和Thauera等与反硝化过程有关的菌属丰度增加。unclassified-f-Propionibacteriaceae和propioniciclava与大分子有机物的降解有关菌属成为优势菌属,使得phbv能够分解成小分子碳源为反硝化提供电子供体。在此基础上考察了复合填料强化处理实际生活污水的效能,当进水TN浓度为37 mg/L时,实验组中TN平均出水浓度为14.4 mg/L,TN去除率相对于对照组提高25%。（3）进一步处理高氨氮废水研究复合填料在强化微生物富集及脱氮效能方面的优势。考察碱度、填料投加量和温度等影响因素对脱氮效能的影响,探究其在最佳条件下长期稳定运行状况下的脱氮效能。当进水TN为200 mg/L时,碱度为2 g/L,填料投加量为0.2 g/L和温度为23℃时系统脱氮效果最佳,长期稳定运行期间,实验组的出水TN平均浓度为31.2 mg/L,TN平均去除率相对于对照组提高了9.6%。复合填料的投加促进了EPS的分泌,PN/PS值增加,污泥沉降性能变好。由反应动力学分析可知,添加填料的反应器中的比硝化速率为9.3 mg/（g VSS·h）,相对于对照组提高了14.5%;比反硝化速率为20.1 mg/（g VSS·h）,相对提高了23.3%。微生物分析可知,复合填料的投加使得其在门水平与大分子降解和脱氮的相关的微生物如Actinobacteriota、Proteobacteria、Bacteroidota和Chloroflexi丰度明显增加。在属水平Thauera、OLB8和Dokdonella等与脱氮相关的菌属丰度增加,Norank-f-norank-o-Saccharimonadales和norank-f-A4b分解phbv提供有机碳源。在高氨氮负荷情况下,复合填料使得与反硝化和大分子有机物降解有关的微生物丰度

关键词：污泥基生物炭 phbv 脱氮反应动力学微生物分析

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完全生物降解高分子薄膜phbv在土壤和水介质中的降解过程研究

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农业环境科学学报 2005年第1期24卷 123-127页

作者：徐忠厚徐刚杜晓明曹云者汪群慧卢桂兰李发生中国环境科学研究院北京100012 哈尔滨工业大学环境科学与工程系黑龙江哈尔滨150001

采用土壤掩埋试验,研究了生物降解高分子phbv(生物代谢合成的3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的无规共聚物)薄膜在环境中的降解行为及其影响因素。研究表明,phbv薄膜在土壤中的降解率要高于在水体中的降解率。phbv薄膜在江西红壤中降解最快,... 详细信息

采用土壤掩埋试验,研究了生物降解高分子phbv(生物代谢合成的3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的无规共聚物)薄膜在环境中的降解行为及其影响因素。研究表明,phbv薄膜在土壤中的降解率要高于在水体中的降解率。phbv薄膜在江西红壤中降解最快,60d时其失重率达80%,其次为吉林黑土、北京菜园土和垃圾土。phbv薄膜在垃圾渗滤液中的失重率要大于农田水和自来水。影响phbv薄膜在环境介质中降解的主要因素为微生物的数量和土壤特性。phbv薄膜在水相中的降解行为包括微生物降解和水解反应,好氧菌和厌氧菌均能促进薄膜的降解。

关键词： phbv 生物降解高分子薄膜土壤水介质降解

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青砖文物的修补及phbv封护研究

青砖文物的修补及PHBV封护研究

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作者：魏田杰北京化工大学

学位级别：硕士

青砖作为我国现存历史建筑遗迹中常见的建筑材料之一,起到承重和围护的作用,部分青砖还具有建筑装饰美学的作用。由于长期的风吹雨淋、可溶盐侵蚀和人为破坏等因素,青砖出现了严重的病害,如裂缝、泛碱、水渍、人为刻画和生物病害等,对... 详细信息

青砖作为我国现存历史建筑遗迹中常见的建筑材料之一,起到承重和围护的作用,部分青砖还具有建筑装饰美学的作用。由于长期的风吹雨淋、可溶盐侵蚀和人为破坏等因素,青砖出现了严重的病害,如裂缝、泛碱、水渍、人为刻画和生物病害等,对青砖的保护研究刻不容缓。本文以北京明长城青砖作为研究对象,采用传统无机保护材料和改性后的生物可降解材料聚（3-羟基丁酸酯-co-羟基戊酸酯）（phbv）分别对青砖进行修补和封护保护,研究材料保护效果及耐久性。（1）传统无机材料对青砖的保护效果。选用传统无机材料（熟石灰）和现代无机材料（天然水硬性石灰）分别对刻画青砖进行修补,通过耐紫外老化、耐冻融性、耐可溶盐性、耐酸性测试,对比修补试样老化前后的形貌、色差和硬度等性能参数变化。结果表明,天然水硬性石灰与青砖基体之间的结合强度较弱,而熟石灰与青砖基体结合强度高,且符合文物“修旧如旧”的要求,但是熟石灰与青砖基体在老化后易在表面产生酥粉、剥落等病害,因此需要对青砖进行进一步的表面封护。（2）纳米TiO2/phbv、纳米CeO2/phbv乳液对青砖的保护效果。采用改性后的纳米TiO2、纳米CeO2分别与phbv乳液复配,将复配材料涂覆于青砖表面,通过测试试样的色度值、毛细吸水系数、表面接触角等指标评估封护效果。结果表明,纳米TiO2/phbv、纳米CeO2/phbv乳液皆可使青砖表面疏水性提高,透水性降低,水蒸气透过性良好,耐紫外老化能力提高,其中,纳米CeO2/phbv封护青砖后,接触角高达127.5°,毛细吸水系数为0.0007～0.0037 g/（cm2·s0.5）,远低于未涂刷时的0.0131 g/（cm2·s0.5）,纳米CeO2最佳添加量为1%。（3）phbv微球对青砖的保护效果。采用溶剂挥发法制备phbv微球,探索各因素（温度、聚乙烯醇（PVA）浓度）对微球形貌及粒径的影响,优化微球粒径制备参数后,与硅烷偶联剂复合对青砖表面进行保护研究初探。结果表明,制备phbv微球时,最佳反应温度为10℃,PVA最佳浓度为4%。不同粒径phbv微球涂覆于青砖表面后,对试样表面疏水性影响不同,在一定范围内微球粒径越小,试样表面的疏水性相对越好。

关键词：青砖表面保护材料熟石灰 phbv 纳米TiO2 纳米CeO2 phbv微球

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氢氧化钠溶液处理对竹粉-phbv复合材料物理力学性能的影响

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竹子学报 2017年第4期36卷 9-13页

作者：王洪艳胡波李琴袁少飞张建浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室浙江杭州310023 安吉恒丰竹木产品有限公司浙江安吉313300

采用0.3 mol·L^(-1)的氢氧化钠溶液处理竹粉,将处理过的竹粉和可降解塑料phbv共混,经混炼制得竹粉-phbv复合材料,研究了不同处理时间对竹粉-phbv复合材料物理力学性能的影响。结果表明:氢氧化钠溶液处理后,SEM显示粉纤维表面变得光滑,... 详细信息

采用0.3 mol·L^(-1)的氢氧化钠溶液处理竹粉,将处理过的竹粉和可降解塑料phbv共混,经混炼制得竹粉-phbv复合材料,研究了不同处理时间对竹粉-phbv复合材料物理力学性能的影响。结果表明:氢氧化钠溶液处理后,SEM显示粉纤维表面变得光滑,纵向呈现明显凹槽;FTIR图谱显示竹粉纤维素中羟基(-OH)和羰基(-COOH)基团明显减少,发生了取代反应;竹粉-phbv复合材料的物理力学性能(拉升强度、弯曲强度和冲击强度)随着处理时间的增长均呈现先增大后减小的趋势。本实验中,氢氧化钠溶液处理2 h,竹粉-phbv复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能最佳,分别为23.85MPa,45.21 MPa和7.69 kJ·m^(-2)。

关键词：氢氧化钠溶液竹粉 phbv

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解淀粉盐颗菌phbv提取工艺的优化

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食品科技 2014年第6期39卷 26-30页

作者：赵有玺龚平刘仕勋王科力冀颐之北京联合大学生物化学工程学院北京100023

极端嗜盐古菌利用廉价碳源生产phbv,因具有良好的材料学性能和生产成本低廉成为目前PHA的研究热点。重点研究了解淀粉盐颗菌phbv的提取工艺。主要研究内容:(1)优化菌体水裂解提取法的工艺。(2)优化菌体直接提取法的工艺。(3)通过对2种... 详细信息

极端嗜盐古菌利用廉价碳源生产phbv,因具有良好的材料学性能和生产成本低廉成为目前PHA的研究热点。重点研究了解淀粉盐颗菌phbv的提取工艺。主要研究内容:(1)优化菌体水裂解提取法的工艺。(2)优化菌体直接提取法的工艺。(3)通过对2种工艺提取的phbv样品进行GPC、TGA、DSC分析,证明了2种工艺对phbv样品的影响类似。菌体直接提取法提取率高于菌体水裂解提取法,但是菌体水裂解提取法得到样品的纯度较高。

关键词： phbv 解淀粉盐颗菌提取工艺

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phbv纳米纤维制备及其成形机理研究

PHBV纳米纤维制备及其成形机理研究

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作者：左伟伟东华大学

学位级别：硕士

制备聚合物纤维的传统方法包括熔融纺丝,溶液纺丝,液晶纺丝和胶体纺丝等。用这些方法得到的纤维的直径范围一般为5-500微米。静电纺丝是一项简单方便、廉价而且对环境无污染的纺丝技术。它是通过在聚合物溶液上施加外加电场来制造聚合... 详细信息

制备聚合物纤维的传统方法包括熔融纺丝,溶液纺丝,液晶纺丝和胶体纺丝等。用这些方法得到的纤维的直径范围一般为5-500微米。静电纺丝是一项简单方便、廉价而且对环境无污染的纺丝技术。它是通过在聚合物溶液上施加外加电场来制造聚合物纤维的纺丝技术,其纤维直径在微米和纳米之间。因此,相对于一般的商业织物,由电纺纤维构成的无纺织物具有很大的比表面积,纤维表面具有小孔等特殊形态。这样的特性使得该纤维在过滤,组织工程,超敏感传感器等方面有很大的潜在应用前景。所以近年来,人们对这种纺丝技术产生了极大的兴趣。在静电成形过程中溶液细流共经历三种不稳定性:Rayleigh不稳定性、轴对称的Conducting不稳定性以及Whipping不稳定性。在这三种不稳定性当中Rayleigh不稳定性同样是轴对称的,它主要由溶液的表面张力引起。另外两种不稳定性是由电本质引起的与溶液的表面张力关系不大。在两种轴对称的不稳定性当中,溶液细流的轴不弯曲而直径发生波浪型起伏变化变化。在Whipping不稳定性当中溶液细流的直径不变而轴发生弯曲。Whipping不稳定性是静电成形工艺制备超细phbv纳米纤维制备及其成形机理研究固态纤维的关键。如果静电成形过程中溶液细流不经历Wh 1 pping不稳定性,则得到的产物将是溶液状态的细流。当溶液细流经历wh 1 pp ing不稳定性时,溶液细流被大幅牵伸且同时溶剂的挥发使得细流固化,最终制备得到固态超细纤维。结合数学推导及实验数据分析可以发现:从聚合物静电成形全过程来看,导致溶液细流直径减小的原因主要有两个一溶液细流的牵伸和溶剂的挥发。二者在纺程的不同位置处,成为导致溶液细流直径减小的主要原因。牵伸作用是静电成形制备超细纤维的重要作用。串珠结构是静电成形制备纳米纤维时经常出现的副产物,可以说也是静电成形的一个重要的组成部分。它的存在会大大影响纤维的性能与用途。实验发现,溶液细流的两种轴对称不稳定性是其形成的真正机理。成形条件(电压、溶液体积挤出速度),溶液性质(表面张力、电导率、粘度)和溶液细流表面所带的电荷密度对串珠结构的形成有较大的影响。通过控制各种操作条件以及改变溶液性质可以减少直至消除串珠结构的出现。所以,静电成形过程中,溶液细流的三种不稳定性可以同时存在而且对纤维的成形及其形态有决定性影响。静电成形的核心就是溶液细流所经历的三种不稳定性。荷叶表面的超疏水性是由其表面的纳米、微米级粗糙造成的,材料表面的润湿性质与其表面的化学组成有关。当其中一组分是空气时,材料表面的润湿性质主要由其粗糙度决定。静

关键词：静电纺丝静电成形 phbv 成形机理串珠结构不稳定性

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废纸纤维/phbv/PLA复合材料的制备与性能研究

废纸纤维/PHBV/PLA复合材料的制备与性能研究

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作者：邓祥胜西安理工大学

学位级别：硕士

开发新型可降解材料代替塑料已经成为解决环境问题的主流途径之一,聚乳酸(PLA)是以生物基聚合而形成的天然高分子,它是以淀粉为原料制成,完全不依赖于石油等化石能源,最终在微生物的降解下生成二氧化碳和水。聚乳酸较差的强度和韧性却... 详细信息

开发新型可降解材料代替塑料已经成为解决环境问题的主流途径之一,聚乳酸(PLA)是以生物基聚合而形成的天然高分子,它是以淀粉为原料制成,完全不依赖于石油等化石能源,最终在微生物的降解下生成二氧化碳和水。聚乳酸较差的强度和韧性却是极大的限制了它的应用。聚羟基丁酸戊酸共聚酯(phbv)具有很多优点,生物相容性好、降解速率快、具有光学活性、压电性、对人体无毒无害等,使其得到广泛的应用。但phbv也存在缺馅,如加工温度窗口窄,加工过程中易分解。纤维材料作为一种具有高强度、模量材料已被广泛应用于复合材料的增强增韧中,生物质纤维更兼具有可再生、可的性能,成为可降解生物体材料的主要增强材料。本文针对phbv和PLA力学性能的不足而引入废纸纤维(WF),采用注塑成型法制备了不同质量比的废纸纤维/phbv共混材料以及废纸纤维/PLA/phbv三元共混材料,研究了共混材料的力学性能、热性能、结晶性能、吸水性能及相结构。研究结果表明:1.废纸纤维含量在15wt%时,制备的废纸纤维/phbv复合材料力学性能增强效果最好，冲击强度和弯曲强度分别提升12.7%和39%。对废纸纤维/phbv复合材料的热稳定一定的改善,当废纸纤维含量增大时,复合材料热稳定性能下降。对比材料的吸水性，纤维的加入可以增大复合材料的吸水性,纤维的含量越高吸水率增大越明显。2.以PLA为增强体增强phbv基体,PLA/phbv共混材料的力学性能相比phbv有所提高，PLA30/phbv70组的提升效果最为明显;PLA的加入能够促进phbv的结晶,随着共混体系PLA的含量增大,PLA粒径尺寸变大,均匀度下降;PLA30/phbv70的起始分解温度较phbv提高27℃,热稳定性提高;FT-IR图显示PLA和phbv为完全不相容体系。3.针对力学性能表现最好的PLA30/phbv70组,加入废纸纤维,PLA30/phbv70/WF复合材料的力学强度有所降低,韧性得到改善,当废纸纤维含量在15wt%时,PLA30/phbv70/WF复合材料表现出最好的力学性能,WF的加入可以提高PLA30/phbv70共混材料的起始分解温度,提高热稳定性,复合材料中phbv的结晶度也有所提高。4.以KH550改性剂对废纸纤维进行改性,KH550改性废纸纤维对废纸纤维/phbv具有更好的力学增强作用,在废纸纤维含量在15wt%时,拉伸强度相比于未改性提升25%,抗冲击强度相比于未改性提升5%。比较两者的热稳定性,KH550改性对于材料的热稳定性能有一定的降低,对于复合材料结晶度也有少量的降低。KH550改性废纸纤维可以减小复合材料的吸水率。5.以 KH550 改性剂,WF 增强 PLA30/phbv70,PLA30/phbv70/WF/KH550 共混材料热稳定性有所改善;在WF含量为15%时,拉伸强度提升10.9%,抗冲击强度提升17.1%;改性后复合材料中phbv的结晶度由47.78%下降到28.67%;KH550改性WF后,WF与PLA30/phbv70界面相容性较好,能够很好的结合在一起;KH550改性废纸纤维可以减小复合材料的吸水率。

关键词：废纸纤维 phbv PLA 力学性能热性能

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基于phbv反硝化深度脱氮处理研究

基于PHBV反硝化深度脱氮处理研究

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作者：李昂苏州科技大学

学位级别：硕士

针对我国许多工业企业生产过程中排放的废水中含有大量硝态氮、亚硝态氮等混合污染物,且低C/N的特点,以及传统碳源投加难以响应进水氮素浓度,造成出水总氮超标或者有机物超标的现象。本研究通过phbv反硝化填充床反应器处理具有低碳高氮... 详细信息

针对我国许多工业企业生产过程中排放的废水中含有大量硝态氮、亚硝态氮等混合污染物,且低C/N的特点,以及传统碳源投加难以响应进水氮素浓度,造成出水总氮超标或者有机物超标的现象。本研究通过phbv反硝化填充床反应器处理具有低碳高氮特点的金属表面处理废水,通过系统长期运行,提高反应器处理能力,并探究phbv填充床反应器在不同温度下运行效果以及进水氮容积负荷降低时出水COD的稳定性,并对phbv反硝化填充床内微生物进行多样性分析。通过间歇试验分析得出微生物、pH、温度、硝态氮浓度对phbv反硝化系统的影响机理。1)phbv反硝化填充床反应器经过25d的启动时间后启动成功,且经过100d左右的运行,phbv反硝化填充床在HRT为5 h,氮容积负荷为2.16kg/(m·d)时,出水NO-N浓度稳定在25mg/L左右,去除率达到92%左右;出水NO-N在1mg/L左右,NO-N去除率达到99%左右,反硝化速率达到2.018kg/(m·d)。2)phbv反硝化填充床反应器在25、18、13、8℃情况下,反硝化速率在1.88kg/(m·d)、1.75kg/(m·d)、1.51kg/(m·d)、1.25kg/(m·d)左右。低温对phbv反硝化填充床反硝化效果影响较大。3)当phbv反硝化填充床反应器进水氮容积负荷间歇降低时,出水COD表现出较好的稳定性;与外加碳源的反硝化系统相比,phbv反硝化填充床反应器在进水氮负荷降低时,由于碳源过多而导致出水COD超标的可能性大大减低,降低了出水COD超标的风险。4)phbv反硝化填充床具有较好的pH缓冲能力,phbv反硝化填充床出水pH变化与出水COD浓度具有相关性,相关性系数R为0.9814。5)phbv反硝化填充床会消耗进水中携带的DO,且进水中DO的消耗与反应器进水氮容积负荷、温度、以及进水的DO无明显相关。phbv反硝化填充床正常运行阶段phbv碳源有效利用效率较高,满负荷时phbv利用效率高达96%。6)phbv表面生物膜检测出变形菌门为主要菌群,占总菌群31.82%,拟杆菌门占总菌群27.81%,绿弯菌门占总菌落19.51%;在纲分类中,第一位γ-变形菌(Gammaproteobacteria)占总菌落的28.53%;第二位为厌氧绳菌纲(Anaerolineae),占总群落19.47%;第三位为拟杆菌纲(Bacteroidia),占总菌落的18.37%。在属分类中占比第一位为Thermomonas(热单胞菌属),占总菌落的19.84%;占比第二位的是PHOS-HE36,为总菌落数的17.77%;占比第三位为Acinetobacter(不动杆菌属),占总菌落的6.05%。7)清水中微生物对phbv降解作用较低,在phbv反硝化系统中,有机物的释放速率受到污水中的NO-N浓度的响应控制。8)温度的变化对phbv反硝化填充床反应器具有较大的影响,在温度降低的情况下反硝化速率、微生物分解phbv的速率均受到较大影响。9)在硝态氮浓度较低的环境下,反硝化速率增长较快,在高硝态氮环境下,反硝化速率增长较慢。试验中当进水NO-N为145mg/L左右时,反硝化速率几乎不再随NO-N浓度增长而增长。较高的硝态氮浓度会增加微生物分解phbv的速率,当微生物分解phbv的速率过高,释放出的有机物多于反硝化所需要的,则会出现硝态氮未消耗完会出现残余COD的情况。10)酸性环境对phbv反硝化系统影响更加显著,同时,进出水pH的差值也与进水pH相关。此外,pH主要影响微生物水解过程,微生物的水解会直接决定生物膜中的pH和可用碳源的碳源量是否适合接下来的反硝化过程。

关键词：深度脱氮 phbv 固态碳源低碳高氮废水 COD稳定性

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竹粉/phbv复合材料的制备及性能研究

竹粉/PHBV复合材料的制备及性能研究

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作者：金霄西安理工大学

学位级别：硕士

二十一世纪,人类生存所面临的资源短缺和环境污染问题变得日益严峻。聚羟基丁酸戊酸共聚酯(phbv)不仅具有优良的力学性能,还具备优异的生物相容性和可降解性能,作为一种生物基塑料受到广泛关注;但是其高成本、狭窄的加工性能和高脆性限... 详细信息

二十一世纪,人类生存所面临的资源短缺和环境污染问题变得日益严峻。聚羟基丁酸戊酸共聚酯(phbv)不仅具有优良的力学性能,还具备优异的生物相容性和可降解性能,作为一种生物基塑料受到广泛关注;但是其高成本、狭窄的加工性能和高脆性限制了其广泛应用。竹纤维(BF)作为一种植物纤维,不仅资源丰富,具有良好的可再生和可降解特性,还具有优异的力学性能。本课题通过熔融共混注塑成型法制备BF/phbv绿色复合材料,研究了BF粒径和含量、偶联剂处理、生物酶处理和无机物滑石粉的填充对复合材料力学性能、吸水性、热学性能的影响,用傅里叶光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)研究改性前后BF的化学结构和复合材料断面形貌。研究结果发现:(1)BF/phbv复合材料的拉伸强度和弯曲性能随着纤维添加量的增加,出现先增大后减小的变化趋势,BF的引入降低了phbv复合材料的冲击强度,并提高了材料的吸水性,复合材料的热稳定性略有下降。纤维含量较低时,纤维粒径越小,复合材料力学性能越好,随着纤维含量增多,大粒径纤维对复合材料的增强效果更好。当纤维含量为20wt%时,粒径为60目的竹粉制备的复合材料整体性能最佳。(2)三种偶联剂处理均降低了BF的极性,提高了纤维与基体的界面相容性。复合材料的力学性能随着偶联剂的加入,出现先增大后减小的变化。当偶联剂用量为2wt%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别提高8.4%和11.2%,弯曲强度和模量分别提高10.3%和12.3%。TG和DSC实验结果表明,偶联剂处理对复合材料的热稳定性影响不大,但是复合材料的结晶度提高,同时降低了复合材料的吸水性。硅烷偶联剂KH570处理后的复合材料整体性能最佳。(3)生物酶处理增强了BF表面的粗糙度,纤维与基体的粘附性显著增加。生物酶处理后复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到33.73MPa和8.19MPa,弯曲强度和模量达到53.12MPa和4312MPa。复合材料的热稳定性经处理后有一定提升,同时处理后加快了复合材料的结晶速率,提高其结晶度和耐水性。其中经果胶酶处理制备的复合材料整体性能最佳。(4)无机物滑石粉的加入虽然一定程度上增强了复合材料的吸水性,但是滑石粉起到了很好的增韧作用,冲击强度得到显著改善。同时滑石粉的加入提高了复合体系的热稳定性,降低了复合材料的结晶度。当滑石粉含量为6wt%,复合材料表现出最佳的力学性能。

关键词：竹纤维 phbv 复合材料改性处理界面性能

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MRSA感染糖尿病足溃疡治疗的头孢氨苄负载phbv纳米纤维的制备

MRSA感染糖尿病足溃疡治疗的头孢氨苄负载PHBV纳米纤维的制备

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作者： Robia Kamal 苏州大学

学位级别：硕士

背景:糖尿病足溃疡(diabetic foot ulcers,DFU)是一种严重的慢性并发症。糖尿病的发病率呈明显上升的趋势,且大约10%-15%的糖尿病患者会发生足溃疡。DFU是由多种因素共同作用的结果,最为常见的是周围神经病变(peripheral neuropathy,PN... 详细信息

背景:糖尿病足溃疡(diabetic foot ulcers,DFU)是一种严重的慢性并发症。糖尿病的发病率呈明显上升的趋势,且大约10%-15%的糖尿病患者会发生足溃疡。DFU是由多种因素共同作用的结果,最为常见的是周围神经病变(peripheral neuropathy,PN)和外周闭塞性动脉疾病(peripheral occlusive artery disease,PAOD)引起的缺血,致使细菌入侵和感染,变得更加危险且难以治愈。若不及时治疗,可能会扩散至深层组织和骨骼,多重耐药病原体也会使溃疡的治疗更加艰难。目前,治疗DFU的方法有清创治疗、创面敷料治疗、负压吸引治疗、微量元素治疗、高压氧治疗和自体血小板凝胶治疗等。尤其是结合表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)的凝胶和头孢菌素等抗生素的方案引起人们的关注。但是,该方法也会受到抗菌剂的低渗透性、快速清除、细菌耐药性和生物利用度低等因素的影响。流行病学和微生物学致病性研究显示,葡萄球菌易引起DFU的感染。随着耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus MRSA)患病率的增加,抗生素治疗将面临更大的挑战。因此,将药物递送技术应用于DFU愈合和细菌清除的治疗显得尤为必要。近年来,纳米纤维因其与原生细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的相似性而引起研究人员的兴趣。此外,静电纺丝纳米纤维具有高表面积与体积比、可调节的机械性能、高孔隙率和封装特性,并控释纳米颗粒和生物活性化合物的能力,使细胞在功能化和重塑过程中与基质主动作用,从而促进溃疡愈合。研究目的:本文利用静电纺丝技术制备负载头孢氨苄的聚β-羟基丁酸酯-co-β-羟基戊酸酯(phbv)纳米纤维,并评价其治疗MRSA感染糖尿病足溃疡的可行性。研究方法:首先,通过静电纺丝技术制备载有头孢氨苄(Cephalexin,CPL)的phbv纳米纤维(CPL-phbv NF s)。在不使用任何毒性交联剂的情况下,通过优化相关参数,CPL-phbv NFs,表征其表观形态、化学结构、载药量、包封率、吸水性、体外降解和释放等特征。其次,通过培养不同的细菌并进行MRSA生化测试来识别和确认收集的细菌菌株。利用琼脂盘扩散法和MTT法分别测定抑制带(zone of inhibitions,ZOI)和IC50,比较负载CPL-phbvNFs与游离CPL对MRSA的体外抗菌活性。然后,考察负载CPL-phbv NFs与正常皮肤细胞(角质细胞、L929和HEK293T细胞系)的生物相容性。最后,在感染MRSA的DFU模型NcZ10小鼠进行CPL-phbv NFs的体内抗菌活性评价。实验结果:形态学研究结果表明,CPL-phbv NFs具有光滑的表面,CPL浓度与粒径大小有关,平均粒径范围为205±25nm至450±55nm。CPL-phbvNFs的载药量(LC)和包封率(EE)分别为12.1 ± 1.6%和75.3±2%。FTIR结果显示,CPL成功负载于NFs中。此外,CPL-phbv NFs表现出比空白phbv NFs更高的吸水率和生物降解率。CPL-phbvNFs具有一定的突释现象,然后是超过48 h的缓释过程。MTT测定结果,CPL-phbvNFs显着抑制MRSA生长(pphbv NFs对MRSA菌株的抗菌效应在强度和持续时间上都有着显著优势。结论:在不使用任何毒性交联剂的情况下,我们成功制备了 CPL-phbvNFs。通过优化工艺和溶液参数,控制了 CPL-phbvNFs的直径,以制备具有均匀表面形态和增强抗菌活性的静电纺丝纳米纤维。本文所制备的纳米纤维为MRSA感染DFUs的治疗提供了一定的可行性。

关键词：头孢氨苄 phbv 纳米纤维糖尿病足溃疡耐甲氧西林金黄色葡萄球菌

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