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多酶协同预处理厨余垃圾技术优化

化工进展 2024年

作者：胡盼盼肖梦瑶王娜史吉平刘莉中国科学院上海高等研究院上海有机固废生物转化工程技术研究中心

酶预处理是缓解厨余垃圾厌氧消化过程中水解速率受限的有效手段，为提高预处理协同厌氧消化技术对厨余垃圾的生物转化效率，使用不同生物酶对厨余垃圾进行预处理，以水解效率为指标，探究适宜的酶种类、用量和处理时间。根据可溶性化学... 详细信息

酶预处理是缓解厨余垃圾厌氧消化过程中水解速率受限的有效手段，为提高预处理协同厌氧消化技术对厨余垃圾的生物转化效率，使用不同生物酶对厨余垃圾进行预处理，以水解效率为指标，探究适宜的酶种类、用量和处理时间。根据可溶性化学需氧量（soluble chemical oxygen demand， SCOD）的含量变化可知，当预处理条件为700 U/g纤维素酶、400 U/g酸性蛋白酶、80 U/g α-淀粉酶和300 U/g糖化酶共同预处理16 h时，预处理效果最优，酶解液的SCOD、可溶性还原糖和游离氨基酸含量分别达到89200.00 mg/L、39.91 g/L和43.26 g/L，是对照组的2.74、2.45和1.44倍。此外，预处理组淀粉、纤维素等大分子有机物含量也显著降低。经济核算显示，含水率80%的厨余垃圾的多酶协同预处理成本约为381.38元/t，最终“预处理+干式厌氧消化”的总收益约为189.95元/t。结果表明，多酶协同预处理有效促进了厨余垃圾不溶性大分子物质的水解，改善了底物流动性，便于微生物的接触和直接利用，为后续厌氧消化提供更多有利条件。同时，多酶协同预处理条件的优化为厨余垃圾“预处理+厌氧消化”的实际工程应用提供了理论参考。

关键词：厨余垃圾预处理多酶协同厌氧消化条件优化

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低共熔溶剂预处理杨木水解渣拆解木质素

化工进展 2022年第10期41卷 5612-5618页

作者：刘乾静陈晓淼王芷史吉平李保国刘莉上海理工大学健康科学与工程学院上海200093 中国科学院上海高等研究院上海201210 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241

为高效去除木质纤维素中的木质素,获得富含纤维素的底物,实现木质纤维素组分的单一分离与组分全利用,制备合成了6种三元低共熔溶剂(deep eutectic solvent, DES),利用DES预处理已去除半纤维素的杨木水解渣,研究了6种低共熔溶剂对木质素... 详细信息

为高效去除木质纤维素中的木质素,获得富含纤维素的底物,实现木质纤维素组分的单一分离与组分全利用,制备合成了6种三元低共熔溶剂(deep eutectic solvent, DES),利用DES预处理已去除半纤维素的杨木水解渣,研究了6种低共熔溶剂对木质素去除和纤维素保留的影响,并优化获得了最佳的预处理工艺参数。结果表明,6种DES中苄基三乙基氯化铵-乙二醇-氯化铁(T-EG-Fe)的预处理效果最优,木质素去除率为80.46%,纤维素保留率为90.81%。优化得到T-EG-Fe预处理杨木水解渣最佳工艺条件为:反应固液比为1∶15,反应温度为130℃,反应时间为5h,在最优条件下预处理得到的固体残渣中纤维素质量分数为92.78%,木质素质量分数为5.33%。T-EG-Fe具有高效拆解木质素的潜力,在木质纤维素预处理过程中具有一定的应用价值。

关键词：低共熔溶剂预处理杨木生物质酶解

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可降解塑料的环境降解和影响研究进展

科学通报 2024年

作者：张雨辰徐源谢冰华东师范大学生态与环境科学学院上海有机固废生物转化工程技术研究中心

塑料污染已经成为一项全球环境问题,随着禁塑令的发布和实施,可降解塑料作为传统塑料的替代品已经在快递、外卖包装和一次性用品领域得到了广泛应用.可降解塑料在不同环境下受非生物和生物因素的降解,相比较传统塑料其赋存周期更短,但... 详细信息

塑料污染已经成为一项全球环境问题,随着禁塑令的发布和实施,可降解塑料作为传统塑料的替代品已经在快递、外卖包装和一次性用品领域得到了广泛应用.可降解塑料在不同环境下受非生物和生物因素的降解,相比较传统塑料其赋存周期更短,但仍可能具备一定的持久性.研究可降解塑料在不同环境中的降解特征,有助于推动产业有序发展,是完善塑料污染全链条治理体系中不可或缺的环节,具有重要的现实意义.本文明确了可降解塑料的定义和分类,总结了不同聚合物组分的可降解塑料在水环境和土壤环境下的降解特征,进一步归纳了其在好氧堆肥和厌氧消化中的降解行为,分析了可降解塑料通过城镇有机固废生物处理的潜力和限制.此外,还介绍了可降解塑料释放的微塑料和添加剂等中间产物对环境和生物的潜在影响.最后,本文对可降解塑料的环境归趋,材料开发和应用及处理处置进行了建议与展望,为可降解塑料的科学推广应用提供理论支持.

关键词：塑料降解降解特征环境影响处理处置

微/纳塑料对土壤动物的毒性作用:进展与展望

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生态与农村环境学报 2023年第5期39卷 634-643页

作者：莫奥运张雅琳高伟蒋杰曹潇慕梁雨晴何德富华东师范大学生态与环境科学学院上海200241 华东师范大学上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241

微/纳塑料(MNPs)作为一种新型污染物,在土壤中分布广泛。MNPs能作用于土壤动物而引发生态毒性风险,该文综述了这方面研究的新进展。蚯蚓、线虫和跳虫等常见土壤动物能摄食MNPs,并通过消化和排泄影响MNPs在土壤中分布。MNPs可在个体、组... 详细信息

微/纳塑料(MNPs)作为一种新型污染物,在土壤中分布广泛。MNPs能作用于土壤动物而引发生态毒性风险,该文综述了这方面研究的新进展。蚯蚓、线虫和跳虫等常见土壤动物能摄食MNPs,并通过消化和排泄影响MNPs在土壤中分布。MNPs可在个体、组织器官和分子水平上引发土壤动物的毒性效应,如生长发育、运动行为、生殖和神经毒性。MNPs毒性作用与肠道损伤、机体代谢改变、氧化应激和相关基因表达异常等机制相关,并在不同类型和不同尺寸MNPs之间具有差异性。MNPs毒性还与添加剂释放和负载的其他污染物相关联。另外,土壤动物还会作为食物或通过食物链将MNPs传递给人体,引发健康风险。最后,对未来重点研究方向进行了展望。

关键词：微塑料纳米塑料土壤土壤动物毒性

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微塑料和其他新兴污染物相互作用研究进展

环境科学与技术 2021年第7期44卷 214-222页

作者：邵博群庞蕊蕊李烨谢冰苏应龙华东师范大学生态与环境科学学院上海200241 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241

微塑料在环境中的广泛存在及潜在风险引起了研究者的关注。同时,环境中微塑料易和其他类型新兴污染物发生相互作用,从而对生态环境产生联合影响。文章首先综述了微塑料在海洋、土壤等环境介质中的赋存水平和特征,其次总结了微塑料和其... 详细信息

微塑料在环境中的广泛存在及潜在风险引起了研究者的关注。同时,环境中微塑料易和其他类型新兴污染物发生相互作用,从而对生态环境产生联合影响。文章首先综述了微塑料在海洋、土壤等环境介质中的赋存水平和特征,其次总结了微塑料和其他几种典型新兴污染物,如药品和个人护理品、抗生素抗性基因和纳米颗粒的相互作用及联合效应等方面的研究。文章亦归纳了影响微塑料和其他新兴污染物作用的因素,如微塑料种类、性质、pH和离子浓度等,并提出展望,未来应着重于研究长期条件下实际环境中多类型新兴污染物的联合环境行为,同时关注微塑料的溶出对新兴污染物相互作用的影响和多种新兴污染物共存对地球理化循环的联合风险。

关键词：微塑料赋存新兴污染物相互作用

餐厨垃圾与果蔬垃圾高温干式厌氧发酵产氢技术

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食品与发酵工业 2021年第13期47卷 240-245页

作者：炊春萌张斯颖王娜刘乾静李保国刘莉上海理工大学医疗器械与食品学院上海200093 中国科学院上海高等研究院上海201210 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241

随着餐饮行业的发展,食物浪费成为一个不断被关注的问题,餐厨垃圾对公众健康和环境构成了巨大的威胁。厌氧发酵被认为是一种有前途的固体废物处理技术。研究在55℃条件下利用不同餐厨垃圾和果蔬垃圾的混合比例(100∶0,80∶20,60∶40,50... 详细信息

随着餐饮行业的发展,食物浪费成为一个不断被关注的问题,餐厨垃圾对公众健康和环境构成了巨大的威胁。厌氧发酵被认为是一种有前途的固体废物处理技术。研究在55℃条件下利用不同餐厨垃圾和果蔬垃圾的混合比例(100∶0,80∶20,60∶40,50∶50,40∶60,20∶80和0∶100),基于挥发性固体(volatile solid,VS),评估了果蔬垃圾作为共底物的高温干厌氧发酵的产氢潜力。结果表明,当餐厨垃圾和果蔬垃圾的比例为80∶20时,最大累积产氢量达到64.10 NmL/g VS。与单一餐厨垃圾和果蔬垃圾发酵相比,分别增加了169.10%和97.17%。有机物去除率达到53.03%,是单一餐厨垃圾发酵的2.04倍,是单一果蔬垃圾发酵的1.55倍。研究结果表明,在餐厨垃圾厌氧发酵产氢过程中,与单一物料发酵相比,果蔬垃圾作为辅助基质能提高厌氧发酵的产氢量和有机物去除率。

关键词：干式高温厌氧发酵餐厨垃圾果蔬垃圾氢气

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餐厨垃圾高温好氧生物减量菌种的筛选及特性

微生物学通报 2022年第11期49卷 4513-4524页

作者：吉雨霁王娜杨宁史吉平刘莉中国科学院上海高等研究院上海201210 中国科学院大学北京100049 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241

【背景】随着餐厨垃圾产生量的逐步提高,如何实现其快速降解,成为餐厨垃圾处理亟待解决的问题。餐厨垃圾的高温好氧生物减量技术是一种可以快速降解餐厨垃圾的有效方法。【目的】筛选能够适应餐厨垃圾环境且具有高效降解餐厨垃圾中有机... 详细信息

【背景】随着餐厨垃圾产生量的逐步提高,如何实现其快速降解,成为餐厨垃圾处理亟待解决的问题。餐厨垃圾的高温好氧生物减量技术是一种可以快速降解餐厨垃圾的有效方法。【目的】筛选能够适应餐厨垃圾环境且具有高效降解餐厨垃圾中有机物能力的菌株,以提高餐厨垃圾的降解效率和减量效果。【方法】采用温度梯度耐受性实验和餐厨垃圾浸出液高油高盐耐受性实验进行菌种初筛,并利用产酶培养基复筛及餐厨垃圾生物减量实验验证。【结果】通过初筛、复筛和功能验证,最终获得4株生物减量效果优良的菌株N3-1、C7、N3-3和G6-1,其对餐厨垃圾挥发性固体(volatile solid,VS)的降解率分别为36.95%、33.23%、32.83%和31.91%,是对照组的3.02、2.71、2.68和2.61倍。经鉴定,这4株菌分别属于热嗜油地芽孢杆菌(Geobacillus thermoleovorans)、史氏芽孢杆菌(Bacillus smithii)、热解木糖地芽孢杆菌(Geobacillus caldoxylosilyticus)和立陶宛地芽孢杆菌(Geobacillus lituanicus)。【结论】筛选出的4株菌均具有较强的餐厨垃圾原料适应性和高效的生物降解能力,为开发餐厨垃圾高温好氧复合菌剂奠定了基础,并为实现餐厨垃圾减量化、无害化处理和资源化利用提供了技术支持。

关键词：餐厨垃圾生物减量高温好氧菌地芽孢杆菌芽孢杆菌

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餐厨垃圾生物减量菌种筛选及加菌方式优化

化工进展 2024年

作者：邵毅恒杨宁赵玥李保国刘莉上海理工大学健康科学与工程学院中国科学院上海高等研究院上海有机固废生物转化工程技术研究中心

餐厨垃圾中含水率与有机物含量高，若处置不当极易造成环境污染。生物减量技术能有效降低餐厨垃圾中水分与有机物，减轻后期处置压力，达到减量化的目的。为提高餐厨垃圾生物减量效率，通过研究菌株生长特性以及单菌餐厨垃圾生物减量实... 详细信息

餐厨垃圾中含水率与有机物含量高，若处置不当极易造成环境污染。生物减量技术能有效降低餐厨垃圾中水分与有机物，减轻后期处置压力，达到减量化的目的。为提高餐厨垃圾生物减量效率，通过研究菌株生长特性以及单菌餐厨垃圾生物减量实验，从实验室前期研究筛得的10株菌中筛选出4株高效降解餐厨垃圾菌制得复配菌剂，以生物强化的方式加入餐厨垃圾的自产热降解体系中，可使反应高温期提前1d到达，挥发性固体去除率（VSR）提高6.72%～25.82%。并通过分段加菌进一步加速了反应进程，VSR相较于一次性加菌提高了3.87%，研究表明分段加菌方式更适用于餐厨垃圾自产热降解反应。

关键词：餐厨垃圾生物减量降解分段加菌优化

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非均相催化氧化法降解水中诺氟沙星机理研究

现代化工 2022年第11期42卷 122-128页

作者：魏志远张云霄占锐李嘉欣张猛刘莉莉华东理工大学资源与环境工程学院上海200237 上海有机固废生物转化工程技术研究中心上海200241

诺氟沙星(NOR)是废水中最常见的氟喹诺酮类抗生素之一,其释放和累积会造成一系列生态和环境问题。以稳定、可回收的CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒为非均相催化剂,在少量过一硫酸盐(PMS)投加条件下研究NOR的降解机理及效率影响因素。结果表明,在... 详细信息

诺氟沙星(NOR)是废水中最常见的氟喹诺酮类抗生素之一,其释放和累积会造成一系列生态和环境问题。以稳定、可回收的CoFe_(2)O_(4)纳米颗粒为非均相催化剂,在少量过一硫酸盐(PMS)投加条件下研究NOR的降解机理及效率影响因素。结果表明,在PMS浓度为0.5 mmol/L、CoFe_(2)O_(4)质量浓度为100 mg/L、pH=7、温度为25℃最佳反应条件下,30 min内NOR降解效率可达95.5%,反应速率常数约0.1054 min。经过4次循环实验,NOR降解率仍可达到65.5%。

关键词：诺氟沙星非均相催化氧化影响因素降解机理降解途径