增强型生态浮床填料筛选及工况优化

生态浮床作为一种经济、环保的黑臭水体处理工艺得到广泛应用,但其处理能力受制于植物根系深度及表面积。通过悬浮球、生物绳、弹性和组合填料分别与间种的粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)和西伯利亚鸢尾(Iris sibirica)植物构建生态浮床,探究不同填料对生态浮床效能的强化作用及微生物机制;并在优选填料的基础上进一步探究优选填料的最优添加工况及其强化下浮床对污染物去除的动力学模型。填料优选实验结果显示,生物绳填料对COD、氨氮和总磷的去除率最佳,分别为>99%、43.85%和14.03%;高通量测序分析显示,生物绳填料表面生物膜微生物丰富度最高、物种组成分布最均匀、微生物多样性最高,且生物绳填料可定向富集Flavobacterium、Exiguobacterium、Chryseobacterium、Microbacterium、Caulobacter等脱氮除磷相关功能菌。生物绳工况优化结果显示,修复轻度黑臭水体的最佳生物绳填料投加量为12.5 m/m^(3),其对COD、氨氮和总磷的去除率分别为96.4%、38.5%和56.6%;动力学模型拟合显示,一级动力学模型能更好地拟合生物绳强化生态浮床的氨氮及COD降解规律。

生物基长碳链尼龙5X的合成与性能

以戊二胺为原料分别与癸二酸、十二碳二元酸、十三碳二元酸通过成盐、熔融缩聚两步法合成制备了3种新型生物基长碳链尼龙510、尼龙512和尼龙513(PA5X)。凝胶渗透色谱不可逆反应动力学分析表明,随反应时间延长,产物的相对分子质量逐渐增大,分子量分布逐渐降低,PA5X10,PA512及PA513均符合三级动力学反应,聚合速率常数分别为19.79,25.80和23.19;红外光谱与核磁共振分析表明,经熔融缩聚后所有的小分子PA5X盐已聚合为高分子的PA5X,无其它结构产物生成;差示扫描量热法与热重分析表明,随重复单元链长增加,PA5X的熔点逐渐降低,分别为214℃,209℃和204℃,分解温度均在400℃以上;力学性能测试结果表明,PA5X的拉伸强度在54~60 MPa之间,断裂伸长率均达到200%以上,随二元酸链长的增加,PA5X的弯曲强度和冲击性能有一定下降。

Bio-MOF-11(Co)活化过一硫酸盐去除废水中的罗丹明B和Cu^(2+)

采用Bio-MOF-11(Co)活化过一硫酸盐(PMS)同步去除废水中的罗丹明B(RhB)和Cu^(2+).考察了Bio-MOF-11(Co)投加量、PMS浓度、初始pH值、反应温度、RhB初始浓度和Cu^(2+)浓度对RhB降解和Cu^(2+)去除的影响,并采用响应面分析法优化了降解RhB的反应条件.结果表明,RhB的降解符合伪一级反应动力学.Cu^(2+)最大吸附量为22.98mg/g.在RhB初始浓度为20mg/L、Cu^(2+)浓度为2.5mg/L、Bio-MOF-11(Co)浓度为80mg/L、PMS浓度为1.0mmol/L、初始pH值为7的条件下,反应15min后,RhB降解率达到98.72%,Cu^(2+)去除率为73.53%,.自由基淬灭实验证实,RhB的降解通过非自由基(~1O_(2))和自由基(SO_(4)^(-)·、·O_(2)^(-)和·OH)氧化的途径共同完成,Cu^(2+)主要通过Bio-MOF-11(Co)的吸附作用被去除.紫外可见吸收光谱分析结果推测了RhB可能的降解路径.Bio-MOF-11(Co)活化PMS高级氧化工艺可实现同步去除有机污染物和重金属.

反应沉淀一体式生物反应器在水质净化厂应急处理中的应用

为解决滨河水质净化厂提标扩建实施阶段服务片区内污水处理缺口,设计采用反应沉淀一体式生物反应器,将该工艺模块安装在水质净化厂的原有池体内,进行原位改造。在调试运行过程中,发现该工艺具有占地省、投资较低、改造时间较短等优点,同时在设计和运行中需着重考虑选用合适的气水比、停留时间和污泥负荷,以最大限度发挥该工艺的优势。

反应温度对Mo/Al_(2)O_(3)催化碱木质素生物油加氢脱氧影响研究

碱木质素作为重要的工业木质素来源,通过水热液化技术可以保留其中芳环结构,用于制备生物燃料中芳烃组分。在反应过程中,温度对生物油产率和组分影响较大。重点研究了在Mo/Al_(2)O_(3)催化碱木质素水热液化制备生物油过程中,反应温度对油产率和芳烃产率影响。研究结果表明,随着温度升高,生物油产率先增加后减少,在280℃时获得最高生物油产率。生物油的O/C比随温度升高持续下降,最低可达0.22,同时H/C比则持续增加,最高可达1.14。此外,高位热值也持续增加,最大值可达30.41 MJ/kg,温度的升高促进了生物油燃料特性的提升。然而,温度的升高对生物油中芳烃的富集不利,温度越高,生物油中芳烃的相对含量越低,而酚类化合物的含量越高。在260℃和添加质量分数15%的Mo/Al_(2)O_(3)催化剂条件下,芳烃的相对含量达到最大值34.1%,此时芳烃产物中对甲苯的选择性高达97.7%,芳烃产物富集效果最好。

复合生物油再生剂研发及其对长期老化沥青成分的影响

为了研发一种新型复合生物油再生剂,并探究其对长期老化沥青化学成分的再生作用,采用蓖麻油植物沥青(COA)与环氧大豆油(ESO)按照不同复配比例制备了复合生物油再生剂,确定了复合生物油中蓖麻油植物沥青与环氧大豆油的最优复配比例;基于红外光谱变化研究了蓖麻油植物沥青与环氧大豆油的原位动态化学反应机制,以及沥青再生前后的化学成分变化情况。结果表明,按照蓖麻油植物沥青和环氧大豆油质量比1∶3复配制得的复合生物油再生剂可以有效地将长期老化沥青的基本性能恢复至老化前水平。蓖麻油植物沥青和环氧大豆油发生了开环缩合反应,生成含脂肪族的聚合物,该反应在老化沥青再生过程中仍然可以持续地进行,并继续影响再生沥青的基本性能。在蓖麻油植物沥青和环氧大豆油的共同作用下,再生沥青中的亚砜基和羰基官能团含量减少。该研究提供了一种长期老化沥青的复合生物油再生剂,并揭示了其对长期老化沥青化学成分的影响及再生作用。

微生物注浆固化粉土矿化反应的沿程变化特性

加固土体不均匀是制约微生物注浆固土技术应用的重要因素。为揭示微生物注浆固化粉土时矿化反应过程沿渗流路径的变化规律,采用微生物一维注浆固化粉土试验,分析在不同渗径长度条件下,细菌生物量、pH值、离子浓度和碳酸钙生成量等矿化反应参数沿渗流方向的变化特性。结果表明,土体中的游离细菌生物量随着相对渗径长度增大呈指数衰减。孔隙液的pH值、游离钙离子和铵根离子浓度随相对渗径长度增大呈抛物线变化。固化土中胶结碳酸钙生成量随相对渗径长度增大而逐渐衰减,与游离细菌生物量线性正相关,并随胶结液浓度增大而增大。细菌生物量的沿程变化是影响微生物固土胶结物分布的根本原因。提出了以归一化相对渗径长度为基本参量的碳酸钙生成量沿程分布的预测公式,预测值与试验结果具有较好的一致性,可适用于不同渗径长度的微生物注浆固化粉土效果的预测。该研究能够为微生物注浆加固粉土地基的设计与施工提供参考。

介质阻挡放电反应条件下生物油加氢提质机理分析

介质阻挡放电反应技术是实现温和反应条件下热敏性生物油加氢提质的有效途径.为解析介质阻挡放电条件下生物油各组分加氢反应途径及机理,在此前研究的基础上,以模型化合物配制的模拟生物油为研究对象进行了加氢试验及理论研究.结果表明:丁酸与丁醇主要通过酯化生成丁酸丁酯,羟基丙酮的加氢液相产物主要为异丁醛,糠醛主要通过加氢饱和生成糠醇,愈创木酚主要通过甲基断裂生成邻苯二酚以及进一步加氢得到环己烯;模型化合物丁酸、丁醇、糠醛、羟基丙酮、愈创木酚、乙酸乙酯和环己烷的转化率依次为82.86%、85.95%、82.05%、83.79%、51.70%、68.54%和13.03%,导致生物油腐蚀性及热稳定较差的酸类、醛类、酮类组分表现出较高的反应活性.

生物成像用二氧杂环丁烷余辉发光体系的研究进展

余辉发光成像方式规避了样本中自体荧光的干扰,极大地降低了背景信号,显著提高了成像信噪比。近年来,基于光氧化反应的二氧杂环丁烷余辉发光体系受到研究者的关注。此类余辉发光体系具有良好的生物相容性与水氧耐受性,易于制备并进行结构修饰,能够实现多功能成像的要求,在疾病诊疗过程中有着广泛的应用前景。本文简述了二氧杂环丁烷余辉发光体系所涉及到的发光机理,并在此基础上总结了体系的构建方式。之后列举出近年来二氧杂环丁烷余辉发光体系应用在肿瘤示踪与手术导航、生物活性分子成像和医学诊疗等方面中的突破性工作。最后,对目前的研究进展进行总结概括,并分析了该体系在临床应用上面临的挑战和对未来的发展进行了展望。

基于生物-心理-社会的护理模式干预对晚期胰腺癌化疗患者癌因性疲乏及不良反应的影响

目的:探讨基于生物-心理-社会的护理模式干预在晚期胰腺癌化疗患者中的应用效果.方法:选取2021年4月至2023年4月本院收治的88例晚期胰腺癌患者作为研究对象.采用随机数字表法将其分为观察组(n=44,常规护理基础上给予基于生物-心理-社会的护理模式干预)和对照组(n=44,仅给予常规护理).两组患者的护理观察期均为30d.比较两组患者癌因性疲乏水平及不良反应发生率.结果:观察组护理后癌因性疲乏自评量表(CRF)各项评分及不良反应发生率均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05).结论:基于生物-心理-社会的护理模式干预可改善晚期胰腺癌化疗患者癌因性疲乏状态,减少不良反应发生率.

点击反应接枝蓖麻油基聚氨酯的合成及其阻尼性能研究

通过硫醇-烯点击反应将正十二硫醇接枝到蓖麻油中,成功合成了一种含有大量支链的蓖麻油(MCO)。以蓖麻油(MCO)为软段、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI50)为硬段、乙二醇(EG)为扩链剂合成生物基聚氨酯。通过核磁共振氢谱(1HNMR)和傅里叶变换光谱(FT-IR)对其进行表征。动态力学分析(DMA)结果表明,随着正十二硫醇接枝量的增加,蓖麻油基聚氨酯有效阻尼温域由34.3℃(17.1~51.4℃)提高到74℃(-8.3~65.7℃),阻尼温域大幅提高,同时阻尼温域向低温方向移动了25.4℃,有效覆盖了阻尼材料的使用温度,拓展了材料的使用环境和应用领域。

基于纳米生物条形码和杂交链式反应构建电化学生物传感器用于蛋白激酶活性分析

该文结合纳米生物条形码和杂交链式反应(HCR)双重信号放大策略构建了一种电化学生物传感器用于蛋白激酶A(PKA)的活性分析。以MoS2/AuNPs纳米复合材料作为玻碳电极修饰材料,半胱氨酸修饰的底物肽链通过Au-S键自组装到修饰电极表面。当存在目标物PKA时,底物肽链被磷酸化,可与纳米生物条形码(S1-AuNPs-Ab)特异性结合,以S1-AuNPs-Ab探针中S1链作为引发链,可诱导发夹DNA(H1和H2)发生杂交链式反应。HCR产物吸附亚甲基蓝(MB)电活性分子,产生放大的电化学响应信号,实现对PKA活性的定量分析。该电化学传感器检测PKA的线性范围为10^(-3)~20 U/mL,检出限(S/N=3)为3×10^(-4) U/mL。构建的电化学传感器具有良好的选择性、重现性和稳定性,可用于实际样品细胞裂解液中PKA的活性测定和蛋白激酶抑制剂的筛选及激酶相关药物的发现。

荧光定量PCR与全自动生物芯片法检测人乳头瘤病毒的一致性研究

背景 人乳头瘤病毒(human papillomaviruses,HPV)分型检测是宫颈癌筛查的重要手段之一,但技术人员短缺及实验室硬件设施不足对其应用造成了不利影响。目的 以荧光定量聚合酶链式反应(PCR)为参考,考察全自动生物芯片法在HPV分型检测中的诊断性能。方法 针对常规进行荧光定量PCR检测的临床样本,每一种型别均采用抽签法进行简单随机抽样,选中的样本使用全自动生物芯片法检测,采用Kappa检验比较两种方法的检测结果是否存在差异。针对不一致结果,通过E6/E7区的扩增产物测序进行确认。结果 从4 589例样本中选择124例,其中HPV阴性50例,HPV阳性74例,按照阳性型别计算共99个测试。按照样本阴性、阳性计算,两种方法的结果完全一致,Kappa值为1.000(P<0.000 1)。按照样本型别计算,全自动生物芯片法的敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值和总体符合率分别为98.0%、92.6%、96.0%、96.2%和96.1%,Kappa值为0.913(P<0.000 1),提示两种方法的结果一致性良好。两种方法不一致的结果集中在6例阳性样本之中,39型和59型各1例,52型和68型各2例,在重复验证及测序分析中均得到了确认。此外,全自动生物芯片法还发现了18例不被荧光定量PCR方法涵盖的型别,能够为临床治疗提供更丰富的信息。结论 全自动生物芯片法与荧光定量PCR法在HPV的分型检测中具有很好的一致性,对于技术人员短缺及不具备标准PCR实验室的医疗机构,全自动生物芯片法具有良好的应用前景。

腈水解酶反应机制与催化性能调控研究进展

腈水解酶是一类能够催化腈类化合物水解生成相应羧酸和氨的酶。因其独特的化学、区域和立体选择性,腈水解酶生物催化在高附加值羧酸等化学品的制备中具有重要应用,代表了原子经济和绿色化学的发展方向,成为生物有机合成中最为活跃的分支之一。本文综述了腈水解酶的来源、催化机制及基于结构功能构效关系的催化性能调控等方面研究进展,展望了腈水解酶的工业应用潜力,为发展腈水解酶设计改造方法、拓展其应用范围奠定基础。

煤/生物质基分级多孔炭制备工艺的优化与应用

为实现煤层气的高附加值利用,通过在煤中添加生物质和KOH合成一种煤/生物质基分级多孔炭,并将其应用于煤层气直接裂解制氢,从而获得高纯氢气和一定数量的碳材料。鉴于煤/生物质基分级多孔炭在制备过程中影响因素众多的问题,采用Design-Expert软件构建了制备煤/生物基分级多孔炭材料的实验方案,结合合成的多孔炭材料催化煤层气裂解制氢反应的实验数据进行了影响因素分析,建立了影响因素与反应转化率之间的拟合方程并对实验方案进行了优化。结果表明:温度和碱碳比是煤/生物质基分级多孔炭制备过程中的主要影响因素。优化得到的制备条件理论最优解与实验值之间的最大误差为3.3%,说明Design-Expert软件对制备过程的优化是准确且可靠的。与原煤炭材料相比,煤/生物质基分级多孔炭催化裂解煤层气具有较高的活性。前者反应后表面生成大量的碳球,而后者表面则生成大量的碳球和碳纤维。

A/RPIR一体化设备处理农村生活污水的研究

目前我国农村生活污水具有水量小、布局分散、水质波动大等特点,农村生活污水处理设施存在工艺相对单一、自动化程度不高、抗冲击能力弱及运营管理复杂等缺点,急需一种具有运输方便、安装快捷、占地面积小、运营管理简单、出水水质稳定等特点的一体化设备。因此,研究设计了一种缺氧+快速生化反应沉淀(A/RPIR)一体化设备,现场试验证明该设备在设计水质和水量范围内出水水质能够稳定达到DB 32/3462—2020《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》中的一级A标准,且抗水量冲击能力强;当进水量在设计水量1.5倍范围内时,出水水质仍可稳定达标。同时该A/RPIR一体化设备基本能实现无人值守,特别适用于人口分散型村庄生活污水治理。

电解-生物耦合技术处理酸性红A染料废水

实验研究了电解氧化生物耦合反应工艺处理浓度为74 mg/L的酸性红A有机废水(水力停留时间7 h)过程中,电解电流、正极材质、甲醇浓度和氯离子浓度等对反应过程的影响. 结果发现,甲醇可以作为微生物代谢酸性红A的共代谢基质. 当外加电流为300 mA时,水中酸性红A和CODCr的去除率分别可达到79%和84%,高于没有电流作用时的59%和76%. 在电生物耦合反应过程中,甲醇浓度越大,由微生物代谢去除的酸性红A 和CODCr所占比例越大,而且生物膜的耐电性也越强. 当电解电流和氯离子浓度增大后,电化学氧化氯离子生成的次氯酸根浓度也相应增大,结果造成微生物代谢的活性受到抑制. 以铁为正极可以提高酸性红A的去除速率,但会产生大量絮凝沉淀物.

可拆卸式矿化垃圾生物反应床处理电厂柠檬酸酸洗废水研究

在实验室和现场对电厂柠檬酸酸洗废水进行生石灰前处理和后续可拆卸式三级矿化垃圾生物反应床的生物处理,主要研究了以往采用矿化垃圾反应床处理废水未涉及的反应床级数对废水处理效果的影响,比较了现场试验和实验室试验中的废水处理效果,并探讨了其原因。试验结果表明,本研究中的矿化垃圾反应床的适宜级数为3,第一级反应床的贡献最大,无论是实验室试验还是现场试验,采用本法处理电厂柠檬酸酸洗废水,均可使废水COD达到一级排放标准。

喷射环流生物反应技术应用进展

喷射环流生物反应技术是一种融合了射流曝气、生物流化床、深井曝气等技术特点的高效污水好氧生物处理新技术 ,它具有传质效率高、氧利用率高、抗冲击负荷能力强、处理效果稳定、出水水质好的特点。由于可以实现高负荷运行 ,反应系统中污水停留时间短 ,因此占地面积小 ,大大降低了基建费用。工程实践表明 ,喷射环流生物反应技术在处理啤酒废水、造纸废水、味精废水及生活污水等方面具有独特的优势 。

固定床反应器中生物油水溶性组分热解反应动力学

在空气气氛下采用热重分析法研究了固定床反应器中生物油水溶性组分的热解特性,利用Achar微分法和Coats-Redfern积分法相结合的方式进行动力学分析,计算了挥发和热分解的活化能、反应级数和动力学参数,确定了机理函数,并建立了热解动力学模型。结果表明,生物油水溶性组分的热解可分为3个阶段,即轻组分挥发段、重组分热解段和焦炭燃烧段,重组分热解段活化能较轻组分挥发段的活化能低很多。轻组分挥发段反应级数近似为一级,可采用一级反应模型来模拟,而重组分热解段反应级数近似为二级,可采用二级模型来表示。