为提高生物炭对磷的去除效果和将厨余废弃物的资源化利用,文章以废弃虾壳为原料,用NaOH将LaCl3以La(OH)3沉淀形式附着在虾壳表面,进行热解得镧改性生物炭(CSLa).采用XRF、SEM、BET、FTIR和XRD对改性前后的生物炭表征分析.采用吸附等温线模型和吸附动力学模型拟合生物炭的吸磷特征.研究了改性剂用量、初始pH、共存干扰离子对生物炭吸附磷的影响.结果表明镧化合物负载在生物炭表面,对磷吸附能力明显提高,最大理论吸附量为160.51 mg/g,与CS400磷最大吸附量(100.60 mg/g)相比约提高60％.在低浓度或高浓度磷溶液条件下,CSLa对磷吸附量和去除率均高于CS400,在实际水产养殖废水中更实用.吸附过程主要受化学吸附、颗粒内扩散控制.有关机理分析的结论表明表面沉淀作用、静电吸引、配体交换和内层络合作用是CSLa吸附磷的主要机理.CSLa更适合在弱酸性环境中除磷,不过在碱性环境条件下其吸附量也比较高.HCO3-和CO2-3对CSLa磷吸附有一定的抑制作用.研究以低温400℃为热解温度制备镧改性生物炭,不仅提升了生物炭对磷的吸附量和去除率,而且消耗热能较少,更有利于实际应用.

本文筛选出一株对离子交换废水耐受性能较好的井冈霉素A发酵菌株Streptomyces hygroscopicus K2509.通过测定总糖、还原糖、发酵液电容、井冈霉素A产量等发酵参数,用摇瓶试验对比了S.hygroscopicus K2509和出发菌株S.hygroscopicus K18的差异,用15L罐试验验证了两菌株在离子交换废水配制培养基中的代谢特性.在摇瓶实验中,S.hygroscopicus K2509井冈霉素A产量低于出发菌株,但其表现出较好的离子交换废水耐受能力;在15L发酵罐实验中,S.hygroscopicus K18和K2509井冈霉素A产量分别为18.9和20.2g/L,产率分别为0.45和0.31g/L·h.新筛选菌株可在离子交换废水配制培养基中实现井冈霉素A正常发酵,可有效利用井冈霉素A提取工序所产生的废水,降低产品成本.

目的 探讨空间环境水回收系统中卫生废水钙离子的有效消除方法.方法 通过模拟空间环境中卫生废水的工作状态,证实硫酸钙颗粒结晶沉淀的存在.采用离子交换和沉淀过滤两种可行方法,从分析钙容量和年补给量的角度,研究比较前述两种方法的除钙效果.结果 离子交换方法的钙容量为1.35mmol/g,相应的年补给量为22.00 kg;沉淀过滤方法的钙容量为0.78 mmol/g,相应的年补给量为38.22 kg.结论 离子交换是一种消除钙离子的高效方法,适合应用于当前的空间环境的水回收系统.

目的 为高效回收利用环境控制与生命保障系统(环控生保系统)的卫生废水,探讨离子交换树脂与强氧化性预处理剂之间的相容性.方法 通过物理结构和化学结构的定性分析,吸附性能和钙容量的定量分析,综合评价该型离子交换树脂与强氧化性预处理剂的相容性.结果 形貌、元素、强度分析证明离子交换树脂物理结构稳定;红外和热重分析证明其化学结构稳定;2.5L离子交换树脂能有效处理约170 L卫生废水,证明其吸附性能良好;钙容量为0.44 mmol/mL,证明其与强氧化性预处理剂之间的相容性较好.结论 本文方法可为环控生保分系统水资源利用提供参考;001×7型离子交换树脂可提升水回收效率,实现空间水资源的循环利用.

[背景]目前,微生物所产胞外多糖(exopolysaccharide,EPS)的理化性质及其在重金属吸附中的应用受到了广泛关注.[目的]研究红球菌HX-2所产胞外多糖的理化性质,并探究其对重金属的吸附情况.[方法]使用离子交换和凝胶色谱分离法对胞外多糖粗品进行纯化;利用苯酚硫酸法测胞外多糖中糖含量;用Bradford试剂盒检测胞外多糖中蛋白含量;使用甲醇萃取法检测胞外多糖中脂质含量;用高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)法分析胞外多糖中单糖组成;用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)法观察多糖表面形态;通过等温吸附模型和动力学模型探究胞外多糖对重金属的吸附效果.[结果]测得胞外多糖主要成分EPS-G-1中总糖含量为78.43％,蛋白含量为8.31％,脂质含量为8.22％;纯化后胞外多糖中单糖组成为葡萄糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖醛酸和岩藻糖,质量比为27.31:26.67:24.83:15.85:4.80;通过等温吸附模型拟合得到HX-2所产胞外多糖对Cu2+的最大吸附量为144.93 mg/g.[结论]红球菌HX-2所产胞外多糖对水体中Ca2+具有良好的吸附作用,可用于工业废水中重金属离子的处理.

人类活动输入影响河流水体化学组成,增加经河流体系向海洋输出物质的通量,影响全球物质循环过程.有效识别人为输入的影响途径和范围对于量化人类活动对全球物质循环的影响具有重要作用.沙颍河是淮河上游最大支流,流域水体受人为输入影响严重,通过研究沙颍河流域强人为输入对河水水化学组成的影响过程,有利于弄清楚强烈人为活动干扰下河流输出物质通量的变化.本文通过平水期(2019年12月)采集河水(n=41)以及地下水样品(n=12),分析其水化学及氢氧同位素组成,阐明人为输入影响方式和途径以及在空间上的分布规律,辨别控制水体化学组成的主要因素.结果表明:沙颍河支流河水和地下水阴离子以HCO3-为主,阳离子以Ca2+为主,干流河水逐渐转变为阴离子以Cl-为主,阳离子以Na+为主的水体水化学类型;碳酸盐岩和硅酸盐岩化学风化、城市工业和生活污水以及农业面源是控制流域水体化学组成的主要因素.多数沙河河水以及上游颍河河水水化学组成主要受岩石化学风化为主,少受工业废水及生活污水影响,贾鲁河和沙颍河干流河水受城市工业及生活污水影响,流域地下水普遍受到农业面源的影响;研究区地下水氯碱指数小于0,与硅酸盐岩矿物中K+和Na+与水体中Ca2+和Mg2+发生阳离子交换有关.沙颍河干流河水水体K+和Na+含量高于地下水,除地下水补给河水部分K+和Na+外,工业废水和生活污水输入的K+和Na+是沙颍河干流河水K+和Na+含量升高的主要原因;沙颍河干流河水Cl-等行为保守元素含量往下游逐渐降低,与地下水补给和下游闸坝畜水稀释有关,而水体氘盈余值持续升高,显示下游河水经历强烈蒸发过程.本研究阐明了强人为输入对河水的影响,为沙颍河流域水污染治理提供了科学依据.

利用漆酶(laccase)处理染料废水是近年来研究的热点.本研究以猴头菌Hericium erinaceus和金针菇Flammulina filiformis的发酵液为试验材料,通过硫酸铵沉淀、离子交换层析和超滤等方法,对发酵液中的漆酶进行了初步的分离纯化,然后分别研究了两种初提纯漆酶及其与小分子介体组成的漆酶介体系统(laccase-mediator system,LMS)对12种常用染料的降解效果.结果 表明,猴头菌的初提纯漆酶对甲基红、铬黑T、孔雀绿和活性蓝R都具有很好的降解效果,反应24h后,降解率分别为79.6％、66.8％、80.3％和64.6％,且表现出时间依赖性,而对其他染料的降解效果不明显.当反应体系中加入介体2,2'-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸)二铵盐[2,2'-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphate),ABTS]后,可增加猴头菌漆酶对考马斯亮蓝、结晶紫和孔雀绿的降解率,分别提高到33.7％、45.6％和94.2％.金针菇初提纯漆酶对孔雀绿、活性艳橙K-7R和活性红KD-8B都具有一定的降解效果,降解率分别为37.8％、39.9％和49％,也表现出了明显的时间依赖性.当反应体系中也加入ABTS后,金针菇漆酶对活性红KM-8B的降解率明显增加,由9.7％增加到58.2％.以上研究为猴头菌和金针菇漆酶在染料废水处理领域的应用提供了科学依据.

人类社会工业化导致各种有毒物质被排放到环境中造成严重的污染.除了 自然降解外,传统的处理方法包括化学转化、物理吸附、离子交换和电化学方法等,但存在二次污染、能源需求高、投资成本高、再生效率低、低浓度废水处理效率低等缺点.细胞表面展示技术是一种通过表面锚定蛋白在细胞表面连接功能肽的新型、高效的生物技术.与细胞内和分泌物表达系统相比,微生物表面展示的蛋白质对有机溶剂、蛋白酶、温度和pH的变化表现出更强的稳定性.通过细胞培养就可以获得固定在细胞表面的蛋白酶,避免了蛋白质纯化、浓缩等繁琐的程序.此外,细胞表面展示技术是良好的单细胞水平突变体文库高通量筛选平台.综述细胞表面展示技术在环境生物修复方面的研究进展,重点介绍该技术的应用和未来发展前景.