桉木化学机械浆废水好氧生物抑制特性分析及降解规律研究

采用GC-MS方法分析了桉木化学机械浆废水厌氧处理和好氧处理出水的有机物成分及含量,统计了好氧处理前后废水中碳原子数的分析情况,分析了废水中主要的生物难降解组分及降解规律。研究结果表明:经厌氧和好氧处理后残余的主要有机污染物为芳樟醇(C10,21.21%)、对叔丁基苯乙酸甲酯(C13,21.39%)、二氢月桂烯醇(C10,8.90%)、铃兰醛(C14,6.16%)和香茅醇(C10,4.76%)等,主要为含苯环有机物和抑菌成分,具有生物难降解性和抑菌性,宏观表现为生物处理去除率较低。好氧处理前后,废水中醇类物质质量分数从19.32%上升至51.71%,醛类物质质量分数从3.68%上升至13.35%,酯类物质质量分数从29.75%降至28.32%,含苯环有机物质量分数从32.70%上升至61.06%,说明其他有机物获得比含苯环有机物更大幅度的降解。建议通过解毒预处理和生物强化提高微生物活性等途径改善生物处理效果,减轻后续深度处理的难度,降低综合处理成本,实现低成本达标排放。

木质素基高比表面积活性炭的制备及其电化学性能研究

将杨木先经过CO_(2)辅助水热预处理,再用对甲苯磺酸溶液处理,分离得到高纯度酸溶性木质素(AHL)。以AHL为前驱体,分别采用H_(3)PO_(4)法和KOH法制备了孔隙结构发达的活性炭AHLAC-H_(3)PO_(4)和AHL-AC-KOH,通过多种技术手段对活性炭的结构进行了表征,并对比研究了其作为超级电容器电极材料时的电化学性能。结构表征结果表明:AHL-AC-H_(3)PO_(4)和AHL-AC-KOH的比表面积分别为2490和3344 m^(2)/g,总孔容分别为1.24和1.74 cm^(3)/g。电化学性能测试结果表明:随着电流密度从0.5 A/g增大到10 A/g时,AHL-AC-H_(3)PO_(4)的比电容由241.24 F/g下降至83.95 F/g,电容保持率仅为34.80%;而AHL-AC-KOH的比电容由269.19 F/g下降至229.76 F/g,电容保持率为85.35%。AHL-AC-H_(3)PO_(4)的充/放电行为可逆性和倍率性能较差,电阻较大;而AHL-AC-KOH具有典型的双电层电容和法拉第快速氧化还原反应特性,并展现出高度可逆的充/放电行为,且具有良好的倍率性能和较小的电阻。

废纸制浆造纸废水好氧生物强化增效处理研究

以竹炭为载体制备氮铈掺杂改性且固定化微生物及微量元素的生物增效材料,采用生物强化增效技术对废纸制浆造纸废水的好氧处理进行优化,通过降低生化处理出水浓度来降低深度处理的难度和成本。利用SEM和16S rRNA测序等手段对活性污泥表面形貌及结构和微生物菌落结构进行分析,综合评价了生物强化增效技术对废纸制浆废水好氧生物处理性能的影响。研究结果表明:该技术可以提高污染物生物降解能力,提高生物处理效果。普通生化处理出水COD平均值140 mg/L、氨氮平均值2.3 mg/L,色度平均值260倍,平均COD去除率86.47%、平均氨氮去除率88.83%、平均色度去除率33.33%;同等条件下,生物增效处理出水COD平均值72.2 mg/L、氨氮平均值0.95 mg/L、色度平均值50倍,平均COD去除率93.02%、平均氨氮去除率达到了95.39%、平均色度去除率87.18%,处理效果明显优于普通生化处理。生物增效处理出水采用传统PAC或PFS处理均可达到排放标准,且PFS的处理成本低至0.63元/m^(3);而普通生化处理只能采用芬顿处理才能达到排放标准,且处理成本达3.27元/m^(3)。SEM分析结果显示:生物增效处理的活性污泥絮体结构紧凑,具有更高的生物量;与普通生化处理的污泥相比,生物增效处理的污泥中脱硫杆菌门(Desulfobacterota)和拟杆菌门(Bacteroidota)丰度增加了3.07和2.29个百分点,unclassified_o_PB19属增加了2.96个百分点,说明生物增效材料的投加能帮助一些具备特殊降解功能的微生物创造有利生存环境并激活其生长,提高了反应体系的定向降解能力。

PFI磨预处理提高桉木浆纤维反应活性的研究

采用PFI磨对桉木漂白化学浆进行预处理后,以丙烯酰氯为酯化试剂,在球磨机中进行酯化反应,通过纤维质量分析仪、光学显微镜、X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对纤维的形貌和结构进行了分析,并进一步考察了酯化条件对纤维素反应活性的影响。研究结果表明:随着PFI磨转数的增加,纤维长度、纤维宽度减小,细小纤维比例显著提高,由19.86%增大至38.47%。经PFI磨打浆后,纸浆纤维表面纤丝化明显,其结晶区域部分遭破坏,结晶度由72.7%降低至66.9%;XRD结果表明:反应过程中酯化产物的结晶结构发生了改变。FT-IR结果表明:PFI磨解纤维与丙烯酰氯经球磨发生酯化反应得到丙烯酰基纤维素。酯化产物的取代度(D_(S))随着PFI磨转数的增加而增大;与未经预处理纤维相比,反应产物的D_(S)明显增加,最高可达2.38,此时的反应条件为PFI磨预处理24000 r,纤维素与丙烯酰氯的物质的量比1∶6,球磨反应时间48 h。

紫外分光光度法测定歧化松香中去氢枞酸含量的干扰因素研究

利用液相色谱仪、制备液相色谱仪、气相色谱质谱联用仪,对歧化松香(DR)中去氢枞酸(DA)紫外光谱测定方法的干扰因素进行了详细研究。测定的市售不同省份的5个样品中有2个主要干扰物质,进一步定性,确定干扰物质1为6,8,11,13-枞四烯酸(ATA),干扰物质2为混合物,主要检出物为去氢枞醛(D)和枞酸(AA)。采用二阶导数光谱法和偏最小二乘(PLS)法对紫外光谱数据进行分析,以消除去氢枞酸紫外分光光度法的干扰,结果表明:PLS法比二阶导数光谱法误差更小,能够同时消除多种干扰因素,使测试结果更加接近真实值。

β-水芹烯异构制备α-松油烯的研究

对β-水芹烯酸催化异构制备α-松油烯的工艺进行了研究,结果表明:三甲基溴硅烷(TMSBr)因酸性适中对β-水芹烯表现出良好催化效果,但其对α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、苧烯和异松油烯等单萜烯催化效果不佳;助剂30%(质量分数)H_(2)O_(2)因其所含的水可使TMSBr转化为H+从而催化异构反应进行,并通过对H+的扩散作用减少副反应发生,此外H_(2)O_(2)自身酸性对反应起到辅助催化效应,这3方面特性极大提升了反应效率。β-水芹烯异构制备α-松油烯的较佳工艺条件为:β-水芹烯0.1 mol、TMSBr 0.002 mol、30%H_(2)O_(2)0.1 mol、反应温度100℃、反应时间6 h,此条件下原料转化率为88.4%,产物选择性为94.0%。

电容去离子水处理技术的研究和应用进展

随着水资源短缺、能源紧张等问题的日益加剧,高效低耗的电容去离子(CDI)脱盐技术逐渐得到广泛重视。然而,CDI技术现在仍处于研究和发展的初期阶段,并未在工业界广泛应用。本文结合CDI技术现有的应用进展,首先介绍了CDI技术的电极材料和装置构型,并指出各类电极材料和装置构型在应用中面临的挑战。然后,综述了全球现有CDI公司的发展现状及CDI技术的应用领域,对CDI技术在循环冷却水处理、市政生活废水回用等领域的应用进行了具体分析,并对应用中浓盐水排放问题进行了进一步分析讨论。最后,对CDI技术在水处理应用中的挑战进行归纳并对发展趋势进行了展望。

植物单宁构筑的水凝胶材料及其生物医药应用

植物单宁在自然界中的储量非常丰富,其分子结构中含有的大量酚羟基易于化学修饰;同时,单宁具有较强的抗氧化、抗病毒和抗肿瘤等生物活性,对细菌和酶具有显著的抑制作用。为研究植物单宁在生物医药材料领域的利用范围,本文综述了单宁基水凝胶的研究进展及其在组织工程、药物输送和伤口敷料领域的潜在应用,并对材料的工业化制备方法进行了总结与概括。首先详细介绍了不同类型单宁基水凝胶的设计策略和形成机理,特别对单宁的分子结构、生化特性在水凝胶构筑过程中所起的作用进行了深入分析;然后对水凝胶的具体应用以及最新的研究热点进行了阐述;最后探讨了这类材料目前的局限性并对未来规模化的工业生产前景进行了展望。

环氧化木质素增强三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂研究

利用环氧氯丙烷与木质素分子中的羟基和羧基环氧化反应制备环氧化木质素(EL),并将EL用作三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)的无醛交联剂,提高树脂胶合强度,同时EL与MUF树脂中的游离甲醛反应,有助于降低树脂的甲醛释放量。采用红外光谱和化学滴定法分析发现:随着木质素与环氧氯丙烷开环反应温度升高,EL环氧基团含量呈先增多后减少的趋势,开环温度100℃时制得的EL(EL-100)环氧指数达到最高为2.6 mol/kg。与未添加EL的MUF树脂相比,添加5%EL-100的MUF树脂固化后的弹性模量(5.94 MPa)提高了117%,胶合强度(1.11 MPa)提高了33.7%,甲醛释放量(0.206 mg/L)降低了27.0%。

桃金娘果实不溶性膳食纤维理化特征及其抗糖基化性能研究

分别采用水法和酶法改性提取制备桃金娘果实中不溶性膳食纤维(IDF),使用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等方法表征其理化特性,并评估桃金娘IDF在蛋白糖基化各阶段抑制活性及其对晚期糖基化终末产物(AGE)的吸附性能。研究结果表明:水法提取IDF(WIDF)中水分、脂肪、蛋白质及灰分含量更高。酶法改性提取桃金娘IDF(EIDF)得率为67.43%,低于水法提取。2种方法制备的IDF官能团相似,但EIDF结晶度更低,为29.32%,EIDF的表面粗糙、结构松散,并伴有孔洞。当EIDF的质量浓度为2 g/L时,糖基化体系中果糖胺及羰基分别为(1.98±0.25)mmol/L和(21.75±1.17)μmol/g,β-淀粉样蛋白荧光强度(5.26±0.14)×10^(6),对AGE的抑制率为(18.15±0.73)%,EIDF抗糖基化能力优于WIDF。当EIDF质量浓度为10 g/L时,可吸附33.28%的AGE。

重组木聚糖酶的高密度发酵及其定向制备低聚木糖

为提高酶水解杨木木聚糖定向转化低聚木糖的效率,同时降低酶法制备低聚木糖的成本,围绕重组大肠杆菌(PET-PdoXyn10A-DE3)高密度发酵制备拟杆菌来源木聚糖酶PdoXyn10A的诱导表达条件和酶水解制备低聚木糖的工艺条件开展了研究。考察了在5 L发酵罐水平下诱导剂浓度、诱导光密度(OD_(600))值、诱导温度和诱导pH值等因素对PET-PdoXyn10A-DE3产重组木聚糖酶PdoXyn10A的影响,反应温度、pH值对玉米芯木聚糖酶水解过程中酶活力的影响,以及酶添加量、酶水解时间对杨木乙酸水解液制备低聚木糖的影响。研究结果表明:在诱导剂浓度0.25 mmol/L、诱导OD_(600)值55、诱导温度34℃和诱导pH值7.0的最佳诱导条件下,经高密度发酵重组酶酶活力可达362.67 U/mL,重组大肠杆菌生物量可达28.83 g/L。酶水解制备低聚木糖的最佳条件为酶反应温度40℃、pH值5.2、酶添加量12 U/mL和反应时间6 h,此条件下低聚木糖的量为3.21 g/L,其中木二糖、木三糖、木四糖、木五糖和木六糖的量分别为1.09、 0.97、 0.84、 0.18、 0.13 g/L,木糖为1.82 g/L。

木质素基碳点的制备及其对pH响应分析

以碱木质素为原料,利用对甲苯磺酸进行酸解后再通过水热法制备了S掺杂的木质素基碳点(L-SCDs)。通过透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和荧光光谱(FL)对L-SCDs的形貌结构和光学性质进行表征分析,并探究了L-SCDs在不同pH环境下的响应性能。结果表明:L-SCDs主要由类石墨结构的碳核及其表面的发光单元组成,具有很好的分散性,平均粒径为2.19 nm;L-SCDs主要含有碳、氧、硫3种元素,其表面存在羟基、羰基、羧基等官能团,表明碱木质素与对甲苯磺酸发生了反应,S元素成功掺杂到L-SCDs中。L-SCDs在不同pH值下的荧光变化研究发现:L-SCDs在碱性环境下荧光强度显著下降,且pH值越大下降越明显,这主要是因为L-SCDs的发光单元中存在羧基,在碱性环境中形成羧酸盐,发光单元被破坏,荧光强度下降;而在酸性和中性环境下荧光强度无明显变化,表明L-SCDs具有选择性地对pH值响应的特性,可用于荧光探针检测酸碱性。

Cu(Ⅱ)结合对3种黄酮醇分子结构与抗氧化活性影响的理论分析

为揭示黄酮醇与Cu(Ⅱ)之间的相互作用机制,进而提升黄酮醇-Cu(Ⅱ)配位化合物的抗氧化活性,采用密度泛函理论B3LYP方法,分析了羟基去质子化及结合Cu(Ⅱ)对水溶液中3种林源膳食黄酮醇山奈酚、槲皮素、杨梅素分子结构与抗氧化活性的影响。结果表明:羟基去质子化后,黄酮醇分子内其他O—H键键长减小、苯环结构二面角发生改变、分子偶极矩增加、最高占有分子轨道(HOMO)与最低未占有分子轨道(LUMO)能级差(ΔE)减小、分子内其他羟基氢原子正电荷数减小;结合Cu(Ⅱ)后,黄酮醇分子内其他O—H键键长增加、二面角与偶极矩改变、ΔE减小、氢原子正电荷数增大。研究还发现:去质子化后的黄酮醇主要通过改变分子结构和减小ΔE提升离子活性,于去质子化位点形成较高负电势,从而通过静电相互作用与Cu(Ⅱ)发生配位;结合Cu(Ⅱ)后的黄酮醇主要通过增加键长、改变分子结构、增加氢原子正电荷数促进与自由基结合,减小ΔE提升分子活性,增强其抗氧化能力。

桐油改性胺的制备及其在环氧防腐涂料中的应用性能

为提升多元胺固化剂的柔韧性、耐腐蚀性、耐水性和低温固化性,以桐油为原料经酯交换、弗里德-克拉夫茨取代、曼尼希碱缩合、酰胺化反应合成一款新型桐油改性胺(TPH)固化剂,对其物化指标进行了表征,测试了单官能团(苄基缩水甘油醚)和双官能团(1,4-丁二醇二缩水甘油醚)活性稀释剂的添加量对环氧防腐涂料涂层性能的影响,以及涂膜的机械力学性能、防腐性能,并与腰果酚酚醛胺(PCD)固化漆膜的性能进行比较。研究结果表明:防腐涂料中稀释剂添加量为10%时,TPH漆膜的表干时间和实干时间分别为40和90 min,其冲击柔韧性80 cm、柔韧性1 mm、硬度5H、耐冲击性≥40 cm,耐热性(150℃±3℃,4 h)漆膜轻微起泡、不脱落,耐湿热(47℃±1℃、相对湿度96%±2%、1000 h)和耐盐雾(1500 h)无生锈、无气泡、无变色,耐航空煤油(168 h)硬度达4H、耐4109发动机润滑油(121℃±3℃,24 h)和耐15#液压油(66℃±3℃,24 h)表现为漆膜不起泡,不脱落,耐溶剂性能优良。与PCD漆膜相比,TPH漆膜具有优异的冲击柔韧性、硬度、耐高低温性以及耐溶剂性能。

活性炭电极数量对电容去离子系统脱盐性能的影响

在不使用离子交换膜的前提下,以活性炭为电极材料,通过构筑不同堆叠单元数量的电容去离子(CDI)系统,以12 mmol/L的NaCl溶液为模拟盐水,考察堆叠单元数量、进水流速对CDI系统产水规模、脱盐容量和能量效率等参数的影响。结果表明:流速4 mL/min下并联1、2、4对电极单元,CDI系统脱盐总量显著增加,分别为10.11、23.41和34.22 mg,且系统的平均脱盐浓度(ΔC)和热力学能量效率(ηTEE)随电极单元数量增加而显著增加,ΔC由2.16 mmol/L增加到7.31 mmol/L,ηTEE由0.66%增加到2.17%。在2对电极单元的CDI系统中,随着进水流速的增加,充电效率和脱盐容量(Q SAC)基本保持不变,系统的ΔC、ηTEE和产水能耗均显著降低。此外,当同比增加电极单元数量和进水流速时,1、2、4对电极单元的CDI系统的流速分别为4、8、16 mL/min,此时对应的脱盐总量分别为10.11、22.25和32.89 mg,且在80 W·h/m^(3)的产水能耗下,这3个CDI系统均能实现约2 mmol/L的平均脱盐浓度。因此,增加电极单元数量可以有效扩大CDI系统产水规模。