利用氢基质生物膜反应器同步去除多种污染物

利用氢基质生物膜反应器(hydrogen-basedmembrane biofilm reactor,MBfR)对含有多种氧化性污染物包括硝酸盐(NO3--N)、硫酸盐(SO24-)、溴酸盐(BrO3-)、六价铬(Cr(Ⅵ))和对氯硝基苯(p-CNB)的模拟地下水进行同步去除试验研究.结果表明,MBfR中生长于中空纤维膜表面的氢自养还原菌利用氢气作为电子供体进行自养还原反应,将水中NO3--N还原成N2,SO24-还原成硫化物(S2-/H2S),BrO3-还原成Br-,Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ),p-CNB逐步还原成对氯苯铵(p-CAN)和苯胺(AN).通过生物还原达到对氧化性污染物的去除或毒性的降低.在氢分压为0.06MPa和水力停留时间为4.67h条件下,经过生物膜驯化及32d的连续运行,反应器对各种氧化性污染物的去除性能达到稳定:NO3--N和BrO3-近于完全去除,SO24-去除率达19.8%,Cr(Ⅵ)去除率达85.8%,p-CNB去除率达86.1%.研究表明,利用氢基质生物膜反应器处理含多种氧化性污染物的地下水可行,且具有一定应用潜力.

利用氢基质生物膜反应器去除地下水中的Cr(Ⅵ)

采用氢基质生物膜反应器(hydrogen-based membrane biofilm reactor,MBfR)生物去除地下水中的Cr(Ⅵ).MBfR膜表面氢自养还原菌利用氢气作为电子供体,进行自养还原反应,使水中Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),形成沉淀而去除.通过培养生物膜、改变进水Cr(Ⅵ)质量浓度和氢分压,启动驯化120 d后Cr(Ⅵ)去除率达83%,NO3--N去除率高于99%.3种影响因素的试验研究表明:氢分压、NO3--N负荷和pH值对Cr(Ⅵ)的去除有影响.增加氢分压有利于Cr(Ⅵ)的去除;而NO3--N负荷的增加则导致Cr(Ⅵ)去除效率降低;Cr(Ⅵ)还原对pH值较为敏感,最佳pH值为7.0(最高去除率达78.2%),pH值小于7.0或大于8.0时都会造成去除率显著降低.试验表明,利用氢基质生物膜反应器处理含Cr(Ⅵ)以及NO3--N和Cr(Ⅵ)污染共存的地下水体具有一定应用潜力,关键控制因素有氢分压、NO3--N质量浓度和pH值.

氢基质生物膜反应器去除水中硒酸盐研究

利用连续搅拌氢基质生物膜反应器研究氢气（H2）分压,NO3^--N,SO4^2-,SeO4^2-进水浓度对水中硒酸盐去除效果的影响.结果表明,H2分压是水中氧化态污染物NO3^-,SO4^2-,SeO4^2-去除效果的重要影响因素,随着H2分压从0.02MPa上升到0.08MPa,SO4^2-的去除率从3.5%上升到46.3%,总Se的去除率从60.7%上升到82.1%,NO3^-全过程都完全被还原为N2;随着NO3^--N进水浓度从5mg/L增加到50mg/L,SO4^2-,SeO4^2-的去除率逐渐下降至0,并出现NO2-的积累;SO4^2-进水浓度的增加对NO3^-,SeO4^2-去除效果影响不大,去除率分别保持在99.5%和65%以上,三种氧化态污染物得电子的优先级为NO3^-〉SeO4^2-〉SO4^2-.在NO3^--N浓度为10mg/L,SO4^2-浓度为25mg/L的水质条件下,反应器设置H2分压为0.04MPa,进水Se（VI）浓度在0.25～2mg/L的范围内总Se可以取得80%以上的去除效果.

氢基质生物膜反应器去除对氯硝基苯的影响因素分析

基于MBfR(氢基质生物膜反应器)研究进水中ρ(p-CNB)(p-CNB为对氯硝基苯)和氢气压力对氢基质自养微生物还原降解p-CNB的影响,同时分析在ρ(p-CNB)和氢气压力影响下生物膜内电子受体生物还原的当量电子通量和还原动力学.结果表明:提高进水中的ρ(p-CNB),p-CNB、p-CAN(对氯苯胺)的去除通量分别由0.014、0.011 g/(m2·d)升至0.099、0.060 g/(m2·d),但p-CNB的去除率由95.9%降至68.4%;提高氢气压力,p-CNB、p-CAN的去除通量分别由0.027、0.019 g/(m2·d)升至0.028、0.022g/(m2·d),p-CNB去除率由93.1%升至95.1%,升幅均不大,说明进水ρ(p-CNB)比氢气压力更能直接影响p-CNB和p-CAN的去除通量及p-CNB去除率.当量电子通量分配和还原动力学结果表明,p-CNB和p-CAN的还原对氢气压力升高的敏感性不强烈,进一步揭示降低进水中ρ(p-CNB)比提高氢气压力更能明显地促进微生物对p-CNB和p-CAN的去除效果.氢气压力变化对硫酸盐还原和反硝化的影响程度高于p-CNB或p-CAN的还原,当氢气可利用率受限时,p-CNB或p-CAN的还原会由于电子供体的竞争而受到抑制.

氢基质生物膜反应器同步去除溴酸盐和高氯酸盐的影响因素分析

基于H2-MBfR(氢基质生物膜反应器)研究pH、进水硝态氮(NO_(3)^(-)-N)、亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N)以及回流比对同步去除溴酸盐(BrO_(3)-)和高氯酸盐(ClO_(4)^(-))的影响。结果表明:提高进水pH,BrO_(3)^(-)和ClO_(4)^(-)的去除率呈现先升高后降低的趋势,溴酸盐与高氯酸盐的去除率在pH为7时达到最高值93.9%和91.6%。提高进水NO_(3)^(-)N质量浓度,BrO_(3)^(-)和ClO_(4)^(-)的去除率从95%分别降到18.7%、22.4%;提高亚硝态氮质量浓度,BrO_(3)^(-)和ClO_(4)^(-)去除率呈下降趋势,两者去除率分别从90.3%,91.3%降至41.7%和26.8%。这表示反硝化中间产物NO_(2)^(-)对BrO_(3)^(-),ClO_(4)^(-)的去除有抑制作用;提高回流比,BrO_(3)^(-)和ClO_(4)^(-)的去除率均呈现先升高后降低的趋势,回流比为7.5时,BrO3-和ClO4-的去除率达到最大,分别为79.9%、81.9%。当量电子通量分析表明,在同一反应体系中,对电子供体的竞争优势顺序为NO_(3)^(-)-N>NO_(2)^(-)-N>ClO_(4)^(-)>BrO_(3)^(-)。

氢基质生物膜反应器在饮用水处理中的研究进展

该文对氢基质生物膜反应器(MBf R)的作用机理、特性以及对饮用水中氧化性污染物的去除可行性进行了论述,并对国内外利用该技术去除饮用水中常见氧化性污染物(如:重金属离子:重铬酸盐、砷酸盐、硒酸盐等;无机阴离子:硝酸盐、溴酸盐、高氯酸盐;卤代有机化合物:对氯硝基苯、三氯乙烷、三氯乙烯、氯仿)的研究现状进行了总结。最后指出了MBf R研究中存在的问题以及在工程应用上的现状和发展前景。

共存硝酸盐体系下氢基质生物膜反应器对高氯酸盐的去除

基于氢基质生物膜反应器(H_(2)-MBfR)运行的短期实验,考察了共存NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N条件下H_(2)-MBfR对水中ClO_(4)^(-)的还原,并建立了电子分配关系。结果表明:随着NO_(3)^(-)-N和NO_(2)^(-)-N浓度在0.5~50 mg/L变化下,ClO_(4)^(-)的去除通量分别从0.020 g·(m^(2)·d)^(-1)、0.021 g·(m^(2)·d)^(-1)下降到0.009 g·(m^(2)·d)^(-1)和0.012 g·(m^(2)·d)^(-1),说明共存硝酸盐体系下会抑制ClO_(4)^(-)的还原;同时结合电子通量分析表明,NO_(3)^(-)-N的电子通量分配随着浓度的升高,从52.9%上升到99.62%,均高于NO_(2)^(-)-N电子分配比例,说明共存硝酸盐体系中NO_(3)^(-)-N比NO_(2)^(-)-N对ClO_(4)^(-)还原的抑制作用更强。

MALDI-MS反应性基质选择性检测啤酒中低聚糖的创新实践

糖类是啤酒中含量最丰富的营养物质之一,对啤酒泡沫的稳定性起着十分重要的作用。通过大学生创新训练项目开发并优化了MALDI-MS反应性基质用于选择性检测啤酒中低聚糖的新方法,具有响应信号强、特异性检测等优点。利用贴近生活的实验研究,激发了学生的学习热情和实验兴趣,提高了学生的创新能力和科研素养。

氢基质生物膜反应器在水处理中的研究进展

介绍了氢基质生物膜反应器(MBfR)的工艺原理和特点,归纳了基于去除多种污染物、膜回收和微生物群落结构的MBfR国内外研究进展。指出了MBfR存在的膜污染、工艺成本、氢气利用率和膜材料成本等实际问题。认为未来应从MBfR的能源需求、有害物种控制、膜污染控制、多物种生物量控制、膜成本及工艺设计做进一步研究。如果这些研究得到进展,MBfR可能在下一代可持续处理系统中发挥关键作用。

氢基质生物膜反应器去除含氯有机污染物的研究进展

水体中的含氯有机污染物具有含量低、稳定存在难降解的特征,对环境造成污染且对人体健康产生危害。将无泡曝气和生物膜技术结合起来诞生的新型水处理技术—氢基质生物膜反应器(H_(2)-MBfR),相比于传统工艺在去除含氯有机污染物方面表现出良好的处理效果。本文主要针对H_(2)-MBfR去除主要含氯有机化污染物的去除效果、降解途径和优势微生物菌群做出阐述,并针对目前研究的不足对氢基质生物膜反应器去除含氯有机污染物提出新的发展前景。

利用CO_2为碳源的新型氢基质生物膜技术去除水中硝酸盐

本文研发了利用二氧化碳(CO_2)为碳源的双膜曝气式氢基质生物膜反应器(MBfR),并系统研究了CO_2分压对出水硝酸盐、pH和朗格利尔系数(LSI)的影响,建立了数学模型预测系统最适CO_2分压从而对实际工况运行具有指导意义.对双膜曝气MBfR长期运行的稳定性进行了考察,反应器CO_2分压设置为0.05 MPa时,反应器内的pH值控制良好,出水效果稳定,硝酸盐去除率达99%以上.

急性冠脉综合征患者介入治疗对血清基质金属蛋白酶-9和C反应蛋白的影响

目的探讨急性冠脉综合征患者介入治疗对血清基质金属蛋白酶-9和C反应蛋白的影响。方法 2009年1月～2011年1月收治急性冠脉综合征患者129例、稳定性心绞痛患者120例、健康体检患者120例测定血清基质金属蛋白酶-9和C反应蛋白水平;对急性冠脉综合征患者129例,分为介入组69例,保守组60例进行治疗前、治疗1d、治疗7d分别进行血清基质金属蛋白酶-9和C反应蛋白水平检测。结果急性冠脉综合征组、稳定性心绞痛组与健康体检组MMP-9、Hs-CRP检测值比较P<0.05有显著差异性。2组治疗前MMP-9、Hs-CRP检测比较P>0.05,治疗7d 2组MMP-9、Hs-CRP检测比较P<0.01,有显著差异性。结论血清基质金属蛋白酶-9和C反应蛋白是重要的炎性标志物,在急性冠脉综合征介入治疗中早期使得检测值升高,介入治疗后可以随着冠脉改善而显著下降。

双膜曝气生物膜反应器除水中硝氮和高氯酸盐

构建了一种以CO_2为唯一碳源的膜曝气氢基质生物膜反应器(H_2-MBf R)对模拟地下水中2种主要的氧化型无机无污染物(NO_3^--N和ClO_4^-)进行生物还原去除.通过膜曝气方式使CO_2起到提供碳源和调节反硝化过程中pH值跃升的双重作用,克服了传统方法所带来的二次污染和运行成本增加的问题.通过调整H_2和CO_2压力能够实现对反应器出水pH值的较为稳定的控制,当CO_2压力分别为0.05MPa和0.08MPa 2个阶段时,在平均NO_3^--N和ClO_4^-进水浓度分别为20.73mg/L和10.57mg/L条件下,两阶段出水平均pH值分别为8.45和8.06,NO_3^--N和ClO_4^-去除率均大于95%;当第3阶段CO_2压力提升至0.12MPa时,平均出水pH值下降至6.93,此时NO_3^--N和ClO_4^-去除通量明显降低.而提供过量的CO_2会导致在偏酸性条件下甲烷化过程的产生,从而会导致其对H_2的负面消耗进而使目标污染物的还原速率下降.因此,合理控制CO_2压力使反应体系pH值维持在中性偏碱性条件下有利于NO_3^--N和ClO_4^-还原过程的高效进行.

MBfR去除对氯硝基苯的影响因素研究

基于氢基质生物膜反应器MBf R,研究了进水p-NCB浓度、氢气压力和硝酸盐对p-NCB生物还原降解效果的影响。增加进水p-NCB浓度并未明显影响其去除率,氢气压力对p-NCB的还原有正面效应,由于电子供体竞争及毒性中间产物,水中共存的硝酸盐对p-NCB的生物还原具有抑制作用。通过短期实验发现,MBf R的生物降解效果较好,去除率最高达94.2%。利用MBf R处理含p-NCB污染物的污水,有一定的应用潜力。

氢气压力和进水流速对氢基质生物膜反应器同步去除溴酸盐和高氯酸盐的影响

为了考察氢基质生物膜反应器(MBfR)中氢气压力和进水流速对溴酸盐(BrO3-)和高氯酸盐(ClO4-)同步去除的影响,基于短期系列实验,研究了不同氢气压力和进水流速下BrO3-和ClO4-的去除效率、去除通量、当量电子转移通量及还原反应动力学。结果表明:氢气压力从0.02 MPa提高至0.08 MPa时,BrO3-和ClO4-的去除率分别升高了12.5%和17.2%,去除通量分别升高了0.001 2 g·(m2·d)-1和0.002 g·(m2·d)-1,但BrO3-和ClO4-去除率并未随氢气压力持续升高而呈线性升高趋势;当进水流速从1.0 mL·min-1提高至4.0 mL·min-1时,BrO3-和ClO4-的去除通量由0.005 g·(m2·d)-1和0.006 g·(m2·d)-1分别升高至0.014 g·(m2·d)-1和0.017 g·(m2·d)-1,但BrO3-和ClO4-的去除率BrO3-和ClO4-的去除率明显降低;结合还原反应动力学研究,MBfR运行效能最佳的氢气压力和进水流速分别为0.04~0.06 MPa和2.0 mL·min-1。生物膜当量电子转移通量分析表明,反硝化对电子供体(氢气)的竞争性抢夺比BrO3-和ClO4-还原更加激烈;还原反应动力学级数揭示了BrO3-和ClO4-还原对进水流速加快的敏感性比氢气压力变化更加强烈。为了获得更高的污染物去除效能,可以适当控制进水流速和水中共存NO3--N的竞争性抑制。

利用氢基质生物膜反应器去除水中砷酸盐

利用氢基质生物膜反应器(Hydrogen-based membrane biofilm reactor,MBfR)研究了NO_3^--N负荷、SO_4^(2-)负荷、As(Ⅴ)负荷、氢分压对水中砷去除效果的影响.结果表明,随着NO_3^--N进水负荷的增加,As(Ⅴ)和SO_4^(2-)还原受到明显抑制,系统产生As(Ⅲ)和NO_2^-的积累;随着SO_4^(2-)进水负荷的增加,反应器内总砷去除率由78.6%(25 mg·L-1SO_4^(2-))降低至1.1%(200 mg·L^(-1)SO_4^(2-)),而此时NO_3^--N的去除基本不受影响.同时,随着进水As(Ⅴ)负荷从0.25 mg·L^(-1)增至2 mg·L^(-1),出水SO_4^(2-)浓度明显升高,反应器内总砷去除率从70.0%降低至47.3%,而此时NO_3^--N的去除基本不受影响;当氢分压低于0.06 MPa时,提高氢分压可降低出水As(Ⅴ)浓度,当氢分压高于0.06 MPa后便不再是控制因素.由于体系中氢自养还原微生物会优先利用NO_3^--N和SO_4^(2-)作为电子受体,因此,为了保证As(Ⅴ)的高效还原去除,必须控制氢分压在0.05~0.07 MPa之间.

氢基质自养微生物还原降解水中对氯硝基苯的研究

将中空纤维膜微孔曝气和生物膜工艺结合设计出一种新型的水处理工艺——氢基质生物膜反应器(MBfR),其中,中空纤维膜为自养微生物的生长载体,还可作为扩散装置使氢气均匀扩散至生物膜中.同时,对氢基质自养微生物还原降解水中对氯硝基苯(p-CNB)的可行性、还原机理和去除效果进行了研究,并分析了共存的硝酸盐(NO3--N)和硫酸盐(SO24-)对p-CNB还原产生的影响.结果表明,MBfR生物膜中氢自养微生物能有效利用氢气为电子供体生物转化p-CNB,其中,p-CNB经硝基还原生成对氯苯胺(p-CAN),p-CAN再通过还原脱氯生成低毒的终产物苯胺(AN).经过长期运行,MBfR对进水500μg·L-1和2000μg·L-1的p-CNB具有稳定高效的生物降解性能,p-CNB去除率和去除通量最高达到96.9%和0.056g·m-·2d-1.通过投加NO3--N和SO42-发现,p-CNB还原速率随NO3--N和SO42-浓度升高而降低,表明p-CNB还原受到NO3--N和SO24-的抑制.NO3--N和SO24-对p-CNB还原产生的抑制主要与对电子供体(氢气)的强烈竞争和还原产物对脱氯微生物的毒性有关.电子通量分析进一步表明,反硝化或SO24-还原消耗更多的电子,当氢气利用率受限制时将对p-CNB还原产生强烈的电子供体竞争性抑制.

去除水中氧化性污染物的生物还原处理技术研究进展

生物还原作为一种重要的水处理技术,在去除水中氧化性污染物的研究与应用中得到进一步发展。利用氢气为电子供体的自养生物还原工艺越来越受到人们青睐。氢基质生物膜反应器集中空纤维膜微孔曝气和氢自养生物还原工艺于一体,具有氢气利用率高、绿色无污染、占地面积小、生物产率低等优点,相对传统污水生物处理是一种新型的水处理技术。本文重点论述生物还原处理技术及氢基质生物膜反应器去除氧化性污染物的基本原理、研究现状与发展、分子生物技术的应用等方面。

A Novel Cotton Gene Encoding a New Class of Chitinase

DA novel chitinase gene (GhChia7) was isolated from salicylic acid (SA)-treated cotton cotyledons and characterized by DNA sequence analysis of its cDNA and genomic DNA clone. The deduced amino acid sequence, designated as class VII chitinase, shares about 30% identity to class I or II chitinases, and does not correspond to any of the previously characterized classes I-VI chitinases. Northern blotting analysis showed that the transcripts of GhChia7 were abundant both in cotton fibers and in the roots of the seedlings. The accumulation of GhChia7 mRNA in SA-treated cotyledons reached maximum at 7.5 mmol/ L concentration after 18 h. Results indicate that GhChia7 might play an important role in cotton's active defense response.

Chloroplast Genetic Engineering in Higher Plants

Chloroplast genetic engineering, with several advantages over nuclear genetic engineering, is now regarded as an attractive new technology in basic and applied research, including deepening our understanding of plastid genome, engineering plant metabolic system, generating transplastomic plants with higher resistance to insect, disease, drought and herbicide and bioproducing of antibodies and vaccines. In this review, the principle and operating system for chloroplast genetic engineering and its application in higher plants have been discussed.