碳质材料载体对微生物的固定化作用及其在环境污染控制中的应用

微生物的生物吸附和生物降解作用因具有高效低毒、特异性强、环境友好、价格低廉、易于工业化生产等特点而成为治理环境污染物的重要发展方向。然而,在实际生产中直接应用游离微生物常常受限于环境因素导致的微生物活性下降以及由此造成的生物修复效率降低的难题。微生物固定化技术通过吸附、包埋和交联等方式将微生物限定在适宜的载体空间内,可以有效提高微生物的环境抵抗力和代谢活性。载体作为影响固定化微生物活性和生物量,进而制约微生物固定化技术成功实施的关键因素,加强碳质材料包括生物炭、活性炭、碳纳米管和石墨烯及其衍生物等的微生物固定化载体的开发成为具有广阔前景的研究方向。相比于其他载体材料,碳质材料载体具有高稳定性、不溶性、高机械强度、良好的孔隙度、较大的比表面积和可以修饰调节的表面功能,有利于微生物在材料表面附着和生长以及在其内部繁殖和发育,为承载微生物奠定了良好的基础,已被广泛应用于环境保护、生物制药、农业生产、食品工程等领域的环境污染物去除和以促进生产为目的的实践应用中。综述了生物炭、活性炭、碳纳米管和石墨烯及其衍生物作为固定化微生物载体的实践中的应用效果,分析了碳质材料在固定化微生物中的优点与不足,指出了碳质材料作为固定化微生物载体应用的未来潜在的研究方向,以期为在微生物固定化技术中全面了解和使用碳质材料提供参考。

生物炭基好氧反硝化细菌固定及去除水中硝态氮

为探明生物炭基好氧反硝化细菌对水中硝态氮的去除效果,筛选鉴定了好氧反硝化细菌Pseudomonas aeruginosa Strain-I,以NaOH^+Mg^2+改性前后的稻壳生物炭为载体,分别用吸附法和包埋法制备微生物固定化体(MIB),进行其NO^-3-N去除动力学与细菌生长动力学研究。结果表明,初始NO^-3-N的质量浓度为69.25 mg/L时,Pseudomonas aeruginosa Strain-I对NO^-3-N和TN的72 h去除率分别达100%和53.92%。NaOH^+Mg^2+改性使生物炭pH和pHpzc分别增大1.42和2.36,比表面积和总孔容分别增至改性前的3.56和3.20倍,表面吸附的微生物量比改性前增加309.1nmol/g。NaOH^+Mg^2+改性提高了生物炭或以生物炭为载体制得MIB对NO^-3-N的去除率,且吸附法制得固定化体优于包埋法。与包埋法相比,吸附法制得MIB更有利于微生物生长。

污染水体原位就地修复技术的研究以及在温榆河污染治理上的应用

采用污染水体原位就地修复技术处理温榆河支流二道沟河水,试验结果表明当水与载体的有效接触时间为1.25 h、进水CODCr为55.4～180.5 mg/L、出水CODCr为28.15 mg/L、进水氨氮为18.26～30.81 mg/L和出水氨氮为6.31mg/L时,各项水质指标除总氮外都达到应有的设计水质标准.

黑臭河道底泥原位修复结构体制备及其作用效果研究

本研究采用从黑臭河道底泥分离筛选的高效有机质降解菌、光合细菌和脱氮除磷菌,通过固定化和复配,形成用于黑臭河道底泥原位降解结构体,实验结果表明该结构体最佳投加量为200 g/m^(2),相对于对照组,可提高底泥有机质去除率16.80%,同时分别可提高上覆水COD、氨氮、总氮、总磷去除率65.05%、64.17%、45.09%和33.56%,有助于控制黑臭河道底泥污染降解和释放。