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高能量密度液流电池关键材料与先进表征

储能科学与技术 2024年第1期13卷 143-156页

作者：闫苏钟芳芳刘俊伟丁美贾传坤长沙理工大学能源与动力工程学院储能研究所湖南长沙410114 张家港德泰储能装备有限公司江苏苏州215627

氧化还原液流电池具有安全性能高、可深度充放电、设计灵活等优势,在大规模储能领域得到了广泛关注,是实现“双碳”目标的一种重要储能技术。然而,较低的能量密度限制了液流电池的应用前景,因此亟需开发高能量密度的液流电池体系。液流... 详细信息

氧化还原液流电池具有安全性能高、可深度充放电、设计灵活等优势,在大规模储能领域得到了广泛关注,是实现“双碳”目标的一种重要储能技术。然而,较低的能量密度限制了液流电池的应用前景,因此亟需开发高能量密度的液流电池体系。液流电池的能量密度取决于电池关键材料的性能,尤其是正、负极电解液中活性物质的溶解性和电解液的电化学活性。因此,液流电池关键材料的开发和性能表征是液流电池领域中的重要研究方向。本文综述了高能量密度液流电池的主要构建策略,着重讨论了多电子转移体系、提高活性物质溶解度、半固态流体电池和氧化还原靶向反应液流电池四种提升电池能量密度的方法,并介绍了当前液流电池领域中的先进原位表征技术,包括原位拉曼光谱、原位紫外-可见吸收光谱、原位红外光谱和原位核磁共振技术。本文总结了高能量密度液流电池关键材料的研究进展,明确了原位表征技术在揭示复杂电化学反应机理中的重要作用,并对高能量密度液流电池的应用场景进行了展望。

关键词：电化学储能技术液流电池能量密度原位表征

生态脆弱煤矿区水体中微生物群落特征及矿井充水指示

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煤炭科学技术 2024年第1期52卷 255-266页

作者：范立民李涛高颖白如鸿孙强中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116 六盘水师范学院矿业与机械工程学院贵州六盘水553004 陕西榆林能源集团有限公司陕西榆林719000

我国生态脆弱矿区水资源整体匮乏,但局部地区矿井涌水却异常巨大。对生态脆弱矿区异常矿井充水水源识别,对矿区生态环境保护意义重大。研究以涌水量超过1 000 m^(3)/h的榆树湾煤矿为背景,在分析矿井涌水量特征的基础上,采集了研究区主... 详细信息

我国生态脆弱矿区水资源整体匮乏,但局部地区矿井涌水却异常巨大。对生态脆弱矿区异常矿井充水水源识别,对矿区生态环境保护意义重大。研究以涌水量超过1 000 m^(3)/h的榆树湾煤矿为背景,在分析矿井涌水量特征的基础上,采集了研究区主要含水层和矿井涌水点的30个水样,开展了水样高通量微生物测序研究。对测序结果采用Alpha多样性分析、Beta多样性分析及微生物构成差异分析,系统研究了矿井水体中微生物群落特征,分析了矿井充水来源。研究结果表明:高通量测试结果通过了Coverage指数检验,验证了其用于矿井充水识别的可行性。但人类活动密切接触的水样显示出微生物更加丰富,需要在取样中有效规避。榆树湾煤矿浅表松散含水层中微生物丰富度和多样性都较高,以新鞘脂菌属(Novosphingobium)、梭杆菌属(Fusobacterium)和硫属(Sulfuricum)等微生物丰度最高;直罗组为代表的基岩含水层微生物丰富度较低,但微生物多样性较高,以丛毛单胞菌属(Comamonas)、蛲虫属(Vermiphilaceae)和巴氏杆菌(Paeniglutamicibacter)等微生物丰度最高。所有水样中最为优势的门类为变形菌门,占比达到35.5%~89.7%。Alpha多样性、PCoA和NSDM分析揭示了榆树湾矿井充水水源主要来自松散含水层和直罗组含水层。但Beta多样性分析发现,随着直罗组静储量的释放,松散层中离石组黄土充水比例进一步增大。综合分析显示,榆树湾煤矿目前为基岩含水层快速释水+离石组含水层持续释水模式的充水模式,矿井涌水统计分析结果验证了这一结论。研究为相似化学成分含水层充水识别,提供了新的方法。

关键词：保水采煤高通量测序矿井充水微生物群落涌水规律

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染料废水处理技术研究进展

广州化工 2024年第2期52卷 21-23,26页

作者：王瑞刘尧梁洪普赵雯南京科技职业学院环境与安全工程学院江苏南京210048

随着我国染料工业的快速发展,染料废水的排放量日益增加,对生态环境和人体健康构成了较大的危害。染料废水具有成分复杂、有毒有害物质含量高、色度高、生化处理难度高等特点,是当前公认的处理难度较高的工业废水之一。目前,染料废水的... 详细信息

随着我国染料工业的快速发展,染料废水的排放量日益增加,对生态环境和人体健康构成了较大的危害。染料废水具有成分复杂、有毒有害物质含量高、色度高、生化处理难度高等特点,是当前公认的处理难度较高的工业废水之一。目前,染料废水的常用的处理方法有物理法、化学法、生物法和组合处理法等。本文综述了近年来染料废水处理技术的研究现状和进展,分析了常用的处理方法的优点、缺点和适应范围,最后,指出了染料废水处理技术未来研究的主要方向。

关键词：染料废水膜处理法高级氧化法电化学法生物处理法

有机固废高值化为CO_(2)吸附剂研究进展:交叉研究综述

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化工进展 2024年第10期43卷 5748-5764页

作者：黄致新王珺瑶袁湘洲邓帅赵洁张欣懿中低温热能高效利用教育部重点实验室天津300350 广东工业大学材料与能源学院广东广州510006 东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室江苏南京210096 新加坡国立大学工程学院化学与生物分子工程系新加坡肯特岗119260

碳捕集技术对于实现碳中和目标不可或缺。特别地,将有机固体废弃物高值化为多孔炭吸附剂并捕集CO_(2),被认为是一种能够同时缓解气候变化以及固废污染的可持续方法,因此其吸附剂的合成与应用得到广泛关注。近年来,除化工、材料、热工研... 详细信息

碳捕集技术对于实现碳中和目标不可或缺。特别地,将有机固体废弃物高值化为多孔炭吸附剂并捕集CO_(2),被认为是一种能够同时缓解气候变化以及固废污染的可持续方法,因此其吸附剂的合成与应用得到广泛关注。近年来,除化工、材料、热工研究方法外,在该领域内许多学者应用分子模拟、机器学习、生命周期评价等研究方法,在固废高值化为CO_(2)吸附剂方面进行了卓有特色的交叉研究。然而,上述交叉研究仍较为分散,缺乏脉络总结,其丰厚潜力还未得到系统阐明。本文综述了固废高值化为多孔炭吸附剂的研究进展,除常规工艺方法、制取吸附剂的性能水平外,侧重于展示该领域中应用的交叉研究,包含分子模拟、机器学习、生命周期评价三方面。本文通过脉络梳理可为该领域内交叉研究的潜在发展方向提供指引。

关键词：碳中和多孔炭碳捕集分子模拟机器学习生命周期评价

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热纤梭菌嗜热阿魏酸酯酶在拟南芥中的异源表达

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农业生物技术学报 2019年第10期27卷 1742-1750页

作者：倪幸楠王永丽武艳芳李霞高璐蒋建雄江苏大学环境与安全工程学院生物质能源研究所

在植物细胞壁中,阿魏酸可与半纤维素和木质素共价交联形成木质素-阿魏酸-阿拉伯木聚糖复合物,是木质纤维素形成坚固抗降解屏障的重要分子基础。阿魏酸酯酶(ferulic acid esterase, FAE)可以打破半纤维素之间及半纤维素与木质素之间的阿... 详细信息

在植物细胞壁中,阿魏酸可与半纤维素和木质素共价交联形成木质素-阿魏酸-阿拉伯木聚糖复合物,是木质纤维素形成坚固抗降解屏障的重要分子基础。阿魏酸酯酶(ferulic acid esterase, FAE)可以打破半纤维素之间及半纤维素与木质素之间的阿魏酸酯键。本研究将来源于热纤梭菌(Clostridium thermocellum)的阿魏酸酯酶基因的密码子进行优化后,构建了该嗜热FAE基因在胞质、质外体、内质网、叶绿体和线粒体等不同亚细胞空间特异表达的植物表达载体,并转化拟南芥(Arabidopsis thaliana)。结果表明,在获得的不同类型转基因系中均可检测到有该嗜热FAE的表达,其中在胞质中表达的酶活性最高,且在高温预处理(70℃)条件下的酶活性都显著高于常温下的酶活性(P研究可为能源植物、牧草和农作物秸秆的高效资源化利用提供新的思路与方法。

关键词：嗜热阿魏酸酯酶拟南芥转基因亚细胞定位表达酶活性

毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2土著细菌帮手的筛选

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土壤学报 2024年

作者：李梅王中阳荆莉莉侯玉刚马丽雅生弘杰余向阳江苏海洋大学海洋食品与生物工程学院生态环境部南京环境科学研究所南京农业大学植物保护学院江苏省农业科学院农产品质量安全与营养研究所/省部共建国家重点实验室培育基地——江苏省食品质量安全重点实验室

毒死蜱残留是食品安全中的一个重要问题，应用微生物降解是消除其残留的有效方法。但其微生物降解受降解菌与目的环境中土著微生物互作关系的影响，目前缺少对该微生态过程的研究。以毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2为材料，从毒... 详细信息

毒死蜱残留是食品安全中的一个重要问题，应用微生物降解是消除其残留的有效方法。但其微生物降解受降解菌与目的环境中土著微生物互作关系的影响，目前缺少对该微生态过程的研究。以毒死蜱降解菌Shingopyxis granuli CP-2为材料，从毒死蜱降解菌-土著微生物互作的角度，首先从土壤中分离出一批细菌，并对其进行16S rRNA基因全长测序鉴定；然后从中筛选对CP-2生长有促进作用的土著细菌帮手，并结合以上测序数据分析帮手的相关生物信息学结果；最后初步研究CP-2的土著细菌帮手对其降解毒死蜱的影响。结果表明，分离到的109株土著细菌隶属于变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门；其中45株细菌显著促进CP-2的生长，属于CP-2的土著细菌帮手；该帮手库中45株细菌主要隶属于3个门、4个纲、7个目、13个科和20个属；从中选择一株对CP-2生长促进作用较强的B72菌株，检测发现，该菌及其无菌发酵液显著促进CP-2对毒死蜱的降解。综上，该研究建立由45株土著细菌构成的毒死蜱降解菌CP-2的帮手库，为后续土壤中毒死蜱或者其他污染物的微生物降解相关研究及应用提供丰富的菌种资源，且毒死蜱降解菌CP-2的土著细菌帮手显著促进其降解毒死蜱的能力，为今后毒死蜱降解菌和土著细菌帮手们的共接种修复污染提供理论指导和技术支撑。

关键词：细菌互作微生物修复土著细菌帮手降解菌毒死蜱

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一株新型苯胺蓝降解菌MP-13的代谢特征

微生物学通报 2020年第1期47卷 43-53页

作者：李锋梁念孙建中江苏大学环境与安全工程学院生物质能源研究所

[背景]三苯甲烷类染料的广泛使用对我国生态环境构成了极大危害,亟待开发一种经济、高效和环境友好型的染料废水处理技术。目前,利用微生物处理染料废水被认为是一种环境友好型的方法。[目的]通过解析菌株MP-13对苯胺蓝的降解特性,为该... 详细信息

[背景]三苯甲烷类染料的广泛使用对我国生态环境构成了极大危害,亟待开发一种经济、高效和环境友好型的染料废水处理技术。目前,利用微生物处理染料废水被认为是一种环境友好型的方法。[目的]通过解析菌株MP-13对苯胺蓝的降解特性,为该菌株在染料废水治理中的应用提供核心理论与技术依据。[方法]从食木白蚁肠道中筛选一株苯胺蓝脱色菌,对其进行16S rRNA基因序列分析鉴定,确定其基本生物学特征,然后通过FTIR、GC/MS等分析手段解析该菌对苯胺蓝的降解特征。[结果]菌株MP-13经鉴定为土白蚁特拉布尔希氏菌(Trabulsiella odontotermitis),该菌对苯胺蓝降解的最适温度、pH和转速分别为35℃、8.0和180 r/min,苯胺蓝浓度为200 mg/L时最大脱色率可达97.3%,且对苯胺蓝的耐受浓度可达1 500 mg/L。此外,FTIR和GC/MS的结果表明苯胺蓝被降解为小分子芳香族化合物。[结论]Trabulsiella odontotemitis MP-13对苯胺蓝有较强降解能力和较高耐受性,可作为染料废水生物修复的潜在菌株资源。

关键词：三苯甲烷类染料苯胺蓝土白蚁特拉布尔氏菌降解途径

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光固化3D打印废物焚烧特性与动力学研究

环境工程 2024年第9期 292-300页

作者：宋玉茹孙昱楠张闳楠陈冠益旦增程占军颜蓓蓓天津商业大学环境能源+X创新实验室/机械工程学院西藏大学生态环境学院天津大学环境科学与工程学院天津市生物质废物利用重点实验室天津市生物质燃气/油技术工程研究中心天津市有机废物安全处置与能源利用工程研究中心

随着新兴产业光固化3D打印技术的迅速发展，光固化3D打印废物(photocured waste, PCW)作为一种新型固废，可能会给环境带来新的挑战。目前PCW增长迅速但产量较低，没有针对性的回收处置方式，主要作为城市生活垃圾(municipal solid wast... 详细信息

随着新兴产业光固化3D打印技术的迅速发展，光固化3D打印废物(photocured waste, PCW)作为一种新型固废，可能会给环境带来新的挑战。目前PCW增长迅速但产量较低，没有针对性的回收处置方式，主要作为城市生活垃圾(municipal solid waste, MSW)的一部分进行处置。由于其热固性难降解特点，处置方式以焚烧为主，但PCW的焚烧特性尚不清晰。因此研究了PCW在焚烧过程热失重特性，应用Flynn Wall-Ozawa(FWO)、Starink和Kissinger-Akahira Sunose(KAS)3种动力学模型对PCW焚烧反应动力学模型进行计算。结合PCW随MSW处置现状，进一步对比PCW随MSW焚烧处置过程活化能变化，同时利用TG-FTIR对反应过程的分析结果进行验证。结果表明，KAS法和Starink法的结果相似，拟合效果均较好。PCW的焚烧过程主要分为4个阶段，活化能在210～400 kJ/mol,在高温下更容易发生分解。PCW随MSW焚烧前后热失重过程较为相似，主要分为2个阶段，在温度为440℃时活化能最高，反应最为困难。PCW随MSW焚烧会增加充分燃烧反应耗能，随着PCW产量不断增加，可能对MSW焚烧处置产生一定影响。随着光固化3D打印技术应用日益广泛，其废弃物的合理处置应得到关注。

关键词：光固化3D打印废物热重分析焚烧动力学分析共处置

构建整合型重组枯草芽孢杆菌高效合成胍基乙酸

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生物工程学报 2024年第9期40卷 3025-3038页

作者：廖雅芯张杰张显饶志明徐美娟江南大学生物工程学院工业生物技术教育部重点实验室江苏无锡214122

胍基乙酸作为一种能源性物质,在食品、医药和饲料等行业有着广泛的应用前景,但目前尚未实现利用生物法工业化生产胍基乙酸。本研究在食品级安全菌株枯草芽孢杆菌中设计胍基乙酸的合成路线,利用调控关键酶表达、解除反馈抑制、增加膜通... 详细信息

胍基乙酸作为一种能源性物质,在食品、医药和饲料等行业有着广泛的应用前景,但目前尚未实现利用生物法工业化生产胍基乙酸。本研究在食品级安全菌株枯草芽孢杆菌中设计胍基乙酸的合成路线,利用调控关键酶表达、解除反馈抑制、增加膜通透性等技术,实现全细胞催化高效合成胍基乙酸。首先基于进化树挖掘筛选最佳L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶,利用强启动子与基因组整合相结合的策略提高关键酶表达水平;其次,引入谷氨酸棒杆菌中用于L-精氨酸合成的鸟氨酸循环途径,缓解副产物L-鸟氨酸对酶的反馈抑制,并敲除L-精氨酸降解途径,强化底物再生;再次,增强N-乙酰胞壁-L-丙氨酸酰胺酶(N-acetylmuramoyl-L-alanine amidase,LytC)基因表达,改善细胞膜通透性;最后,使用菌株Bs-13在最佳转化条件下,经24 h获得13.1 g/L胍基乙酸,转化速率为0.54 g/(L·h),底物甘氨酸的转化率为92.7%。以上策略一定程度上提高了胍基乙酸的生产效率,为生物法合成胍基乙酸提供了参考。

关键词：胍基乙酸 L-精氨酸:甘氨酸脒基转移酶全细胞催化鸟氨酸循环细胞通透性枯草芽孢杆菌