HF-3KW抗微生物型改性聚硫防水密封胶的性能研究

采用自制有机高分子粉类K-001抗霉菌剂制备了HF-3KW抗微生物型改性聚硫防水密封胶，比较了不同K-001抗霉菌剂添加量时密封胶的抗霉菌性能及力学性能；得出：K-001抗霉菌剂能够显著提高聚硫防水密封胶的抗霉菌性能，且对其力学性能几乎没有影响。HF-3KW抗微生物型改性聚硫防水密封胶综合性能优越，防霉等级为0级。

微生物型育苗垫片对水稻根围土壤微生物多样性的影响

[目的]分析微生物型育苗垫片对水稻根围土壤微生物多样性和群落组成的影响,为微生物型育苗垫片的示范应用提供科学参考。[方法]采用水稻秧盘育苗试验,基于常规微生物培养和高通量测序技术测定微生物型垫片育苗对水稻根围土壤微生物种群数量、多样性及群落组成变化。[结果]与普通壮秧剂育苗相比,微生物型垫片育苗的水稻根围土壤细菌数量在出苗后第7 d增加了36. 59%,第14 d和第21 d时降低但差异不显著;放线菌数量分别显著增加了271. 11%、702. 48%和100%;真菌数量在第7 d和第14 d分别降低了127. 05%和740%,第21 d时明显增加了160. 98%。在水稻幼苗根围微生物群落组成中,变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和螺旋体菌门为优势细菌,子囊菌门、担子菌门、接合菌门和壶菌门为优势真菌;与对照相比,微生物型育苗垫片组中变形菌门增加,螺旋体菌门和酸杆菌门减少,其中高丰度的假单胞菌属、根瘤菌属、节杆菌属、克雷伯氏菌属等根围促生菌均为水稻幼苗根围优势菌;真菌的子囊菌门增加,担子菌门、接合菌门和壶菌门减少,后期子囊菌门成为单一优势菌,该门的腐质霉属、假裸囊菌属和接合菌门的被孢霉属菌为优势菌。[结论]微生物型垫片育苗在水稻幼苗前期可提高土壤细菌的丰富度,后期降低土壤真菌的丰富度和多样性,具有改善水稻幼苗根围微生态环境的作用。

不同湿地植物构建植物沉积型微生物燃料电池的研究

考察了粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹、鹅掌柴4种湿地植物构建植物沉积型微生物燃料电池(Plant-Sediment Microbial Fuel Cell,Plant-SMFC)对电池基础特性的影响。试验结果表明:粉黛万年青、小白掌、金边富贵竹均可用来构建Plant-SMFC,并能显著提高SMFC的产电性能,其中小白掌电池组产电性能最优,Pmax为14.0 mW/m2,是空白的2.5倍。鹅掌柴在电池运行过程中烂根,不适合构建Plant-SMFC。阴阳极电极电位分析表明,各电池组输出电压的差异主要在于阳极电位的变化不同,而阴极电位变化基本一致且均在后期产生了一个大的跃迁,采用LSV验证了该跃迁的原因。最后利用HPLC分析证明了根系分泌有机酸的种类及含量与产电水平成正比,其中小白掌分泌有机酸种类及含量最多,有机酸总量达1.292 mg。

微生物燃料电池型厌氧堆肥系统处理脱水污泥

针对脱水污泥厌氧堆肥周期长的问题，构建微生物燃料电池型厌氧堆肥系统（ microbial fuel cell-anaerobic com-posting， MFC-AnC），在厌氧堆肥（ anaerobic composting， AnC）的基础上利用生物产电加速污泥降解的同时回收电能．采用电化学方法考察MFC-AnC系统运行性能，系统运行35 d，获得开路电压0．84 V，最大功率密度5．3 mW/m3，内阻80Ω．通过对MFC-AnC系统运行期间污泥理化性质的分析发现，生物产电可促进AnC系统中污泥的减容效果，脱水污泥含水率由88％降至82．3％．MFC-AnC系统中脱水污泥SCOD含量高于AnC系统，VS/TS值略低于AnC系统，说明生物产电可以促进脱水污泥水解和对可生化降解有机物的利用，加速污泥的减量．系统运行15～20d，污泥中SCOD、溶解性碳水化合物和蛋白质溶出效果最好，VS的利用率最高，生物产电加速污泥有机物利用的效果最明显．

植物沉积型微生物燃料电池的基础研究

以湿地植物仙羽蔓绿绒构建植物沉积型微生物燃料电池(Plant-SMFC),分别考察阳极不同驯化方式及电极材料对电池基础特性的影响。结果表明:Plant-SMFC以阳极协同驯化方式富集产电菌时,电池启动期较自然驯化方式缩短了3 d,产电水平亦明显提高,最大输出功率密度(2.84 mW/m2)为自然驯化方式的3.2倍,且该驯化方式对植物生长影响不大;活性炭纤维毡作为阳极电极材料效果优于石墨毡,电池启动期缩短了8 d,最大输出功率密度(5.78 mW/m2)提高了1倍,同时更利于植物的生长繁殖,运行60 d后收获植物干质量为2.5 g;高效液相色谱(HPLC)分析证明仙羽蔓绿绒根系分泌物中有机酸主要为顺丁烯二酸、反丁烯二酸、柠檬酸等小分子有机酸,它们均易被阳极产电菌利用以维持电池的稳定产电。

MnO_2-r-GO修饰阴极对沉积型微生物燃料电池(MFC)产电性能的影响

考察了MnO2-石墨烯(r-GO)修饰阴极对沉积型微生物燃料电池(SMFC)的产电性能和体系有机质去除率的影响.实验结果表明,采用MnO2和r-GO对SMFC阴极进行复合修饰,运行稳定后,MnO2-r-GO修饰阴极体系与空白阴极体系相比,最高产电电压从65.2 mV增大到325.7 mV;最大功率密度由0.28 mW.m-2增大到17.4 mW.m-2,并且体系的内阻由1157Ω显著降低到159Ω;空白阴极体系和MnO2-r-GO修饰阴极体系的COD去除率和氨氮(NH4+-N)去除率分别由25.8%和27.3%增大到37.0%和32.7%.

外阻对天然水体中沉积型微生物燃料电池(SMFC)运行特性的影响

在校园浅水湖中以10、100、500、1000Ω外阻运行沉积型微生物燃料电池(Sediment microbial fuel cell,SMFC)180 d,考察了外阻对天然水体中SMFC产电性能和有机质去除率的影响.实验结果表明,运行180 d内,外阻为100Ω的SMFC体系(SMFC-100)的平均输出功率密度和有机质去除率最高,分别为3.40 mW·m-2和38%.短期运行(30 d)后,体系的内阻随着外阻增大而逐渐增大,分别为98.7、120.2、124.2、149.7Ω,但是SMFC-100体系的最大功率密度(Pmax)最高,为6.12 mW·m-2.长期运行(150 d)后,4个体系的内阻和Pmax均进一步增大,然而各体系的Pmax相差不大.

种植型微生物菌剂对双季稻植株产量、土壤养分及重金属Cd的影响

为了探明种植型微生物菌剂的稻田生物修复与培肥效应。本研究以"晨奥润泽"种植型微生物菌剂为代表材料,设置0 kg/hm2(CK)、30 kg/hm2、60 kg/hm2、90 kg/hm2、120 kg/hm25个处理,研究种植型微生物菌剂对双季稻耕层土壤养分、重金属Cd及产量的影响。水稻产量伴随"晨奥润泽"用量的增加而增加,有效穗及每穗粒数是其高产的主要因子;"晨奥润泽"能够有效提高土壤的速效养分含量,增强了土壤供肥能力;提高根系中的含氮量、含钾量,促进茎叶中的氮素、钾素往籽粒中进行运转,并显著提高了茎秆中的钾含量,增强水稻抗倒能力;"晨奥润泽"主要通过降低土壤有效Cd来降低水稻对Cd的积累,且表现出伴随"晨奥润泽"施用量的增加而降低的趋势,有利于保障双季稻的安全生产。从节本增效角度出发,"晨奥润泽"的最佳用量在90 kg/hm2左右,早、晚稻较对照分别增产12.9%、12.6%,且具有较好的培肥及生物修复效应。

蒽醌-2，6-二磺酸钠掺杂聚吡咯修饰阴极对沉积型微生物燃料电池产电性能的影响

采用化学原位聚合法制备了蒽醌-2,6-二磺酸钠(anthraquinone-2,6-disulfonic acid disodium salt,AQDS)掺杂的聚吡咯(polypyrrole,PPy)修饰阴极.电化学交流阻抗谱(EIS)和塔菲尔(Tafel)测试发现,与空白阴极和PPy修饰阴极相比,PPy-AQDS修饰阴极的内阻更低,电极反应速率更高.在校园浅水湖中以空白阴极,PPy修饰阴极和PPy-AQDS修饰阴极运行沉积型微生物燃料电池(sediment microbial fuel cell,SMFC)30 d.实验结果表明,PPy-AQDS修饰阴极可以提高SMFC体系的产电能力并提高沉积物中有机质的去除效率.与空白阴极SMFC体系相比,PPy-AQDS修饰阴极SMFC体系的最大功率密度增大了3.7倍,阳极表面沉积物中烧失量(loss on ignition,LOI)和易氧化有机质(readily oxidizable organic matter,ROOM)去除率分别由5.5%和5.5%增大到14.4%和31.9%.

好氧/缺氧生物阴极型微生物燃料电池组合工艺处理含氮废水的研究

考察了好氧/缺氧生物阴极型微生物燃料电池(MFCs)组合工艺对模拟氨氮废水的处理情况,该组合工艺由好氧MFC(O-MFC)和缺氧反硝化MFC(A-MFC)组成。结果表明:连续运行时,O-MFC和A-MFC的输出功率分别为14.2 W/m3和8.8 W/m3,对COD、氨氮和TN的去除率分别为98.8%、97.4%和97.3%。随着氨氮浓度的增加,A-MFC的功率密度增大,O-MFC的功率密度下降。当氨氮浓度为100 mg·L-1时。

产电微生物对SMFC产电及降解性能的影响

目的在以含油污泥为阳极底泥的沉积型微生物燃料电池(SMFC)体系中,通过改变产电微生物种类和分布方式,探究产电微生物对SMFC产电及降解性能的影响。方法通过采集输出电压、功率密度、表观内阻来检测石油去除率,比较了不同单菌-SMFC、不同混合菌-SMFC的产电性能和降解性能,考查了菌种分布对SMFC性能的影响。结果在单菌-SMFC中,弗氏柠檬酸杆菌-SMFC的产电及降解性能均优于其他5种单菌构筑的SMFC;混合菌-SMFC的产电及降解性能较单菌-SMFC有较大提升,且其中蜡样芽孢杆菌+中间苍白杆菌-SMFC的产电及降解性能最优,输出电压可达到515.30 mV;菌种分布在阳极材料中和阳极底泥中都可以降解含油污泥中的有机物,但是菌种分布在阳极材料中更有利于SMFC产电性能及降解性能的发挥。结论混合菌相对于单菌能够显著提升SMFC的产电及降解性能,而且菌种分布在阳极材料中更有益于SMFC产电性能及降解性能的发挥。

聚苯胺修饰阴极对沉积型微生物燃料电池产电性能的影响

考察了聚苯胺(PANI)修饰阴极对沉积型微生物燃料电池(SMFC)产电性能和有机质去除率的影响。衰减全反射红外光谱(ATR)表征证明修饰电极表面PANI为导电的质子掺杂状态。电化学阻抗谱(EIS)测试揭示,PANI修饰电极的欧姆内阻(R ohm)和电荷转移内阻(R ct)明显低于空白电极,且随着PANI负载量的增大逐渐减小。以PANI修饰阴极序批式运行沉积型微生物燃料电池(SMFC),可以显著提高SMFC的产电性能以及沉积物中有机质去除率。与空白阴极SMFC体系相比,PANI-110修饰阴极SMFC的最大功率密度增大了64倍,表观内阻减小了12倍,SCOD去除率由12.4%增大到40.3%。

固体型微生物肥料中有效活菌洗脱条件的优化

为减弱固体型微生物肥料中细菌与载体的吸附作用,提高菌体的洗脱效率,以巨大芽孢杆菌为供试菌,褐煤为载体,研究不同温度、洗脱时间、pH、离子强度对菌体洗脱效率的影响,优化洗脱条件。结果显示:巨大芽孢杆菌的最佳洗脱条件为转速220 rpm、pH7.6、离子浓度20 m M。

微生物燃料电池型人工湿地去除抗生素的效能研究

考察了微生物燃料电池型人工湿地(MFC-CW)系统对不同浓度抗生素的去除效果和产电特性,以及不同共基质浓度对去除抗生素和产电的影响.结果表明,系统对磺胺甲恶唑(SMX)和四环素(TC)的去除分别以微生物降解和吸附为主.四环素具有较强的极性,进入系统后能够立即被填料稳定吸附.磺胺甲恶唑易随水流动,更容易被微生物降解.进水抗生素浓度越高,出水浓度越高,系统开路电压越低.同时,进水共基质浓度也影响MFC-CW对抗生素的去除效率和产电能力.随着系统共基质浓度的增加,系统开路电压和系统内阻逐渐增大,而系统库伦效率逐渐下降.由此表明进水抗生素浓度和共基质浓度都应控制在一定范围内,才能使系统在产电、抗生素降解方面达到优化平衡.

生物阴极型微生物燃料电池处理氨氮有机废水及产电性能的研究

将生物阴极型微生物燃料电池(BCMFC)阳极室的出水引进阴极,同时阴极采用间歇曝气的方式运行,以人工模拟的氨氮有机废水作为处理对象,探究外接电阻、DO、水力停留时间(HRT)以及碳氮质量比(C/N)对BCMFC的氨氮和有机物(以COD表征)去除效果以及产电性能的影响。结果表明:(1)开路以及50、100、500、1 000Ω条件下,最后出水中氨氮去除率分别为95.33%、86.12%、67.68%、100.00%、99.39%。外接电阻变化对COD的降解无太大的影响。500Ω条件下产电性能最佳。(2)DO为0.2、2.0、3.0、4.0、5.0、7.0mg/L条件下,最后出水中氨氮去除率分别为48.55%、56.56%、84.40%、93.25%、95.76%、97.01%,COD去除率分别为68%、96%、99%、99%、99%、99%。DO会影响整个电池的产电功率。DO设为4.0~5.0 mg/L较合适。(3)C/N为8.3∶1.0、12.5∶1.0、25.0∶1.0、50.0∶1.0条件下,最后出水中氨氮去除率分别为74.68%、73.86%、94.07%、100.00%。C/N对COD的去除没有太大的影响。C/N为25.0∶1.0条件下最大产电功率密度最大。(4)HRT为8、10、13、20、24h条件下,最后出水的氨氮去除率分别为67.67%、79.01%、86.70%、92.72%、96.80%,COD去除率分别为96%、98%、98%、100%、100%。随着HRT的缩短,最大产电功率密度先增大后减小。HRT为20h时BCMFC性能较好。

可利用蓝藻产电的沉积型微生物燃料电池的构建与启动

沉积型微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)是一种新型无膜微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)。本文以产电功率为评价指标,通过研究接种污泥来源、添加甲烷菌抑制剂——氯仿的体积分数和阳极外径尺寸对系统产电的影响,构建并启动了可将有机污染物转化为电能的SMFC体系;同时探讨了所构建SMFC利用蓝藻产电的可行性。结果表明,以厌氧颗粒污泥为接种污泥,添加产甲烷菌抑制剂——氯仿体积分数为3%,阳极外径为80 mm的条件下,驯化挂膜45 d后,SMFC的产电效率趋于稳定,外电阻1 000 Ω时,最大功率密度为14.1 mW/m^2。在所构建SMFC阳极污泥中投加太湖蓝藻代替葡萄糖作为利用的底物,当蓝藻投加量为100 g时,最大功率密度为5.7 mW/m^2,该蓝藻资源化新技术具有较大的研究价值和应用空间。

基于底物类型的微生物燃料电池的产电特性

针对目前太湖流域大量蓝藻水需销纳的状况,研究开发了从蓝藻水中回收电能同时将其中的有机污染物质降解的沉积型微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)体系。作者主要考察了不同底物类型对SMFC体系产电特性的影响。结果表明,底物类型对所构建SMFC体系的运行特性有较大影响。功率密度峰值依蓝藻+乙酸钠、蓝藻、蓝藻+葡萄糖和空白体系的顺序递减,分别为15.59、12.72、10.52、8.35 mW/m2。COD去除率则依蓝藻+乙酸钠、蓝藻+葡萄糖、蓝藻和空白体系的顺序递减,分别为60.1%、27.2%、19.6%、18.1%。功率密度和COD去除率变化规律的区别,主要归因于发酵型底物葡萄糖的存在导致体系中去除的COD并非全部被产电微生物所利用。

饮食对非酒精性脂肪性肝病肠道微生物菌型相关菌群的影响

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种典型的慢性肝病,与肠道微生态的失调密切相关。饮食因素可能是影响肠道细菌组成和功能的最重要的驱动因素。基于肠道微生物菌型的概念,总结了饮食对NAFLD肠道微生物菌型相关菌群的影响,包含厚壁菌门/拟杆菌门的比值、拟杆菌属、普雷沃菌属、瘤胃球菌属、变形菌门、放线菌门及其他菌。指出改善饮食进而调节肠道菌群是防治NAFLD的重要策略之一,具有良好的前景,但尚需进一步的机制和临床研究。

pH对沉积型含油污泥微生物燃料电池的影响

以油田含油污泥为底物,构筑了不同pH的沉积型含油污泥微生物燃料电池(SMFC),分别采集不同pH(6.5,7.0,7.5,8.5,误差±0.2)的SMFC输出电压,并测定相应电池电动势、表观内阻、功率密度等,研究了pH值对SMFC体系产电及原油降解性能的影响,并采用气相-质谱联用仪(GC-MS)研究分析了弱碱环境下SMFC中正构烷烃组分的降解情况。结果表明,随着pH的增大,SMFC的输出电压、功率密度、电动势先增大后减小,表观内阻则先减小后增大,pH=7.5时,电压最高,功率密度和电动势最大,表观内阻最小;随着pH增大,含油污泥原油去除率先增大后减小,pH=7.5时,原油去除率最大。SMFC体系在弱碱性环境下(pH=7.5),其产电性能和原油降解性能最佳,主要是SMFC中的菌群可以提高对高碳数烷烃的降解速率,对偶数碳烷烃有较强的降解能力,而且具有降解类异戊二烯烷烃的能力。

菲对沉积型微生物燃料电池电能输出及污染物去除的影响

结合极化曲线和全电池电化学交流阻抗测试,研究了菲对沉积型微生物燃料电池(Sediment Microbial Fuel Cell,SMFC)体系电能输出和COD去除率的影响.结果表明,当菲浓度为0、0.5、1.0、5.0、10.0 mg·L-1时,体系输出电压峰值分别为186.1、283.4、136.7、112.7、74.7 m V,COD去除率分别为30.8%、39.4%、26.7%、23.5%和22.0%,库伦效率则为5.4%、7.1%、4.1%、2.7%和2.1%.SMFC体系的电能输出、污染物去除和库伦效率随菲浓度升高,先促进后抑制,0.5 mg·L-1菲可促进电能输出.电化学交流阻抗谱测试结果表明,0.5 mg·L-1菲体系的欧姆内阻、活化内阻和浓差极化内阻均最小,分别为20.79Ω、14.94Ω和106.8Ω,其表观内阻主要由扩散或浓差极化内阻构成,其次为欧姆内阻,阳极氧化反应和阴极还原反应的活化内阻所占比例最小.