SRB-生物硫铁复合材料对废弃煤矿地下水的修复研究

酸性矿山废水(AMD)中含有高浓度的硫酸盐和金属离子,对矿山生态环境造成了严重的危害。硫酸盐还原菌(SRB)可以将SO_(4)^(2-)还原为S2-,沉淀金属离子,并生成生物硫铁,其处理效率较高。文章利用农业废弃物秸秆制备SRB的缓释碳源,考察了不同形式的碳源条件下SRB对酸性矿山废水特征污染组分的处理效果,并结合SRB原位生成的生物硫铁包覆颗粒,制备得到SRB-生物硫铁复合材料,通过批量实验和动态柱实验考查SRB-生物硫铁复合材料对高浓度模拟废水和实际矿井水的处理效果。结果显示:在pH为5.5时,将秸秆渣作为游离SRB的碳源是可行的,但与秸秆渣相比,秸秆生物炭的处理效率明显更高,将秸秆生物炭与乳酸钠结合制备的SRB碳源,激活SRB的时间更短,12 h内对SO_(4)^(2-)和Fe^(2+)的去除率分别达到了59.25%和79.56%。在此实验范围内,随着生物炭投加量的增大,去除效率逐渐提高,在pH为4.5~6.5的范围内,体系初始pH对SRB反应体系的处理效果影响不大。SRB-碳源与生物硫铁包覆颗粒结合后对高浓度的SO_(4)^(2-)和Fe^(2+)模拟废水能保持高效且持久的反应活性。动态柱实验表明SRB-生物炭-生物硫铁复合材料对酸性矿井水的特征污染指标有明显的修复效果,出水水质的大部分指标可满足地下水III类标准,运行15 d后仍能保持稳定的修复效果。

生物硫铁复合材料处理含铬废水及铬资源化研究

研究了由硫酸盐还原菌(SRB)与其原位生成的纳米硫铁化合物组成的生物硫铁复合材料(生物硫铁)的耐铬性能和再生性能,并利用其再生特性,设计了处理高浓度含铬废水及铬资源化的还原-再生循环处理工艺.结果表明,生物硫铁处理含铬废水后,污泥中的SRB仍具有活性,能以反应产物Fe3+和S单质为电子受体,重新生成生物硫铁;而且SRB在Cr(VI)浓度600mg/L的废水中仍能存活并逐渐将Cr(VI)去除.还原-再生循环处理工艺处理含铬废水结果表明,出水Cr(VI)低于0.019mg/L,总Cr低于0.929mg/L,能达标排放.经10个循环处理后污泥中铬(Cr2O3)含量达到40.47%,铬铁比达到6.98,污泥达到冶金级(湿法冶炼铬)铬矿标准和化工级铬矿标准,可资源化利用.

反硝化脱硫工艺中生物硫分布特征及分离方法

为探寻反硝化脱硫工艺生物硫分离方法,运行反硝化脱硫系统获得生物硫在系统中分布特征,并对生物硫进行粒径分布、Zeta电位、能谱及电镜扫描分析,确定了一种分离生物硫的新方法.结果表明,生物硫在反硝化脱硫系统中水相占65%,污泥相占35%.能谱分析表明,生物硫硫元素占60%以上,电镜分析显示生物硫表面具有多聚糖、蛋白质等官能团,生物硫Zeta电位平均为-20 mV带负电(在±30 mV之间),得出生物硫具有胶体特性.进一步用阳离子絮凝剂实验分离生物硫获得99%分离率.混凝沉淀方法能有效地分离回收生物硫.

生物硫铁复合材料处理含铜废水及机理研究

利用Hungate分离出一株产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌SRB2,考察了投加量、pH值、温度、搅拌速度对生物硫铁处理含铜废水的影响,并分别从化学置换、胞外聚合物(EPS)吸附等途径研究了生物硫铁去除Cu2+的机理.结果表明,生物硫铁投加量越大、温度越高对铜的去除效果最好,在pH4.0、35℃、0.6661g生物硫铁、搅拌速度100r/min时,2min即可使Cu2+去除率达到99.9%以上.化学置换途径在生物硫铁去除Cu2+时占主导地位,10min去除率达90.9%,EPS吸附途径在生物硫铁去除Cu2+过程中不占优势,24h去除率为38%.

生物硫循环及脱硫技术的新进展

自20世纪初期,硫的生物循环一直是科学界研究的热点,而建立在生物硫循环基础上的生物脱硫工艺更是受到研究者的青睐。本文从生物硫循环的角度阐述了废水、废气的生物脱硫工艺和技术的基本原理及工程应用,并对相关的技术进行了讨论,同时指出了生物脱硫技术的优化和应用还需要在厌氧颗粒污泥多样性、脱硫脱硝技术的机理、生物脱硫生态方面进一步发展。

生物硫铁复合材料对水中U(Ⅵ)的去除性能及作用机理

目前,生物材料处理含铀废水已成为研究热点,为此,对硫酸盐还原菌（SRB）产生的生物材料的性能进行研究。通过接种硫酸盐还原菌制备了生物硫铁复合材料,探讨了p H值、U（VI）初始质量浓度和温度对生物硫铁去除U（VI）的影响,对比了硫铁、活性生物硫铁和硫酸盐还原菌（SRB）对U（VI）的去除效果。采用环境扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）、高分辨率透射电镜（TEM）-X射线能谱（EDS）分析了生物硫铁结构特性及其对U（VI）的去除机理。结果表明,当初始p H值为7.5、温度为35℃,U（VI）初始质量浓度为7.2 mg/L、生物硫铁投加量为0.1 g时对U（VI）的去除效果最好,12 h完成反应,去除率达99.5%。活性生物硫铁除U（VI）效果优于硫铁和SRB,表明活性生物硫铁中硫铁化合物和SRB同时对U（VI）产生吸附与还原作用,具有速度快、效率高等优点。生物硫铁中的硫铁化合物为无定形态和不规则角柱体,角柱体厚度为20~150 nm,长度为200 nm^1μm。TEM-EDS分析表明,生物硫铁除U（VI）机理有胞外吸附与胞内积累,铀占总元素的质量分数为9.70%,特征峰明显,生物硫铁具有良好的U（VI）去除能力。FTIR分析表明,与U（VI）作用的基团主要有羟基、羧基、磷酸基和C=O、C—N、P—O。

玉米酒精废水培养生物硫铁复合材料研究

利用培养皿夹层培养分离出一株产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌S-1-7,该菌株可以利用酒精废水作为培养基生成生物硫铁复合材料。考察了投加量、pH值、温度、振荡强度对生物硫铁处理含铜废水的影响。采用生物硫铁处理含铜废水,结果表明菌株S-1-7利用玉米酒精废水生成的生物硫铁能快速处理含铜废水,在pH 4.0,25℃,4 min去除率达99.8%以上。

生物硫铁复合材料对铜暴露斑马鱼的保护研究

为了研究生物硫铁应用于铜污染事故应急处理中保护鱼类免于死亡的可行性,以斑马鱼为受试对象,测定了铜对斑马鱼的各时间半致死浓度(LC_(50)),考察了投加量、投加时间、pH环境等条件对铜暴露中斑马鱼死亡率的影响。结果表明:投加量越大斑马鱼死亡率越低,最佳投加量(硫化物与铜离子摩尔比)为1∶1,此时斑马鱼96 h死亡率由对照组(不投加生物硫铁材料)的83%降低至0%;在(24 h-LC_(50))mg/L浓度下12 h内投加生物硫铁的斑马鱼死亡率都明显低于对照组,超过24 h则与对照基本一致;水体初始p H对生物硫铁的投加有影响,p H为8时生物硫铁对铜暴露斑马鱼的保护效果较好,在(48 h-LC_(50))mg/L浓度下pH5投加组和p H 8投加组的斑马鱼96 h死亡率分别由100%和77%降低至50%和0%。研究表明,生物硫铁复合材料能快速降低水中铜离子浓度,从而保护鱼类免受毒害,其在铜污染事故应急处理中具有较好的应用前景。

生物硫铁对镉污染水稻发芽的保护研究

水稻田中广泛存在的镉污染对全球水稻产量与人类健康造成了很大的威胁,现存除镉方法因其自身局限性而难以推广。该实验以水培试验模拟水稻生长,利用1株硫酸盐还原菌制备生物硫铁复合材料(生物硫铁)处理水培环境中Cd^(2+)污染,探究生物硫铁对Cd^(2+)的减毒作用,考察了Cd^(2+)浓度与生物硫铁添加量对水稻萌发的影响。结果表明,Cd^(2+)浓度越高,水稻发芽势、发芽率、根长、芽长、鲜重等参数总体表现越差,在Cd^(2+)浓度为20 mg/L时影响初步明显。生物硫铁添加量越高,水稻萌发状况越佳,水稻芽、根及底液中Cd^(2+)浓度越低,且摩尔比2为其最佳添加量。在Cd^(2+)浓度为40 mg/L、生物硫铁添加摩尔比为5.0时,表现出对水稻萌发的促进作用,表明生物硫铁在处理水稻田中镉污染有很好的应用前景。

梅山钢铁焦炉煤气DDS生物脱硫技术的应用研究

2022年,上海梅山钢铁股份有限公司焦炉煤气脱硫脱氰(desulfurization and decyanation sorbent,DDS)生物脱硫技术项目成功建设并投入运行。基于此,概述DDS生物脱硫技术的技术核心、技术原理、工艺流程及现场布置,深入分析DDS生物脱硫技术的实际应用与优化、应用效果及应用前景,对项目建设及运行过程中出现的问题进行分析、总结与完善,以期提高企业自身的技术水平,并为其他企业选择煤气脱硫工艺提供了参考。

硫酮衍生物LS对天然胶乳保存效果的研究

天然胶乳很容易腐败变质,而当前的高氨保存体系存在严重的污染问题。本研究采用硫酮衍生物LS保存天然胶乳,研究保存剂LS对天然胶乳的保存效果。结果表明:LS保存的鲜胶乳挥发脂肪酸值(VFA No.)和黏度值均比较低,当LS用量为0.1%时,对鲜胶乳的保存效果优于0.25%氨;采用LS-氨复合保存制备低氨浓缩胶乳,当LS用量为0.01%~0.05%时可稳定保存浓缩胶乳达180d之久;所保存的低氨浓缩胶乳挥发脂肪酸值(VFANo.)较低,稳定性良好,各项指标均满足当前生产应用需求。此外,LS-氨复合保存低氨浓缩胶乳具有优异的理化性能和成膜性能,硫化胶膜的拉伸强度和撕裂强度普遍优于当前高氨保存浓缩胶乳。通过红外吸收光谱分析,LS-氨复合保存的低氨浓缩胶乳硫化胶膜的结构无明显变化;热分析结果表明,硫化胶膜热稳定性与高氨浓缩胶乳胶膜基本一致。此外,安全性分析结果表明,LS-氨复合保存低氨浓缩胶乳干胶膜不具有潜在毒性影响;同时无皮肤刺激性反应,安全性良好。硫酮衍生物LS对天然胶乳具有优异的保存效果,复合保存制备低氨浓缩胶乳性能良好,可用于多种纯胶制品的生产,同时使用成本低廉,具有广阔的应用前景。

土壤可溶性有机硫的微生物分解与植物利用机制

硫(S)是植物生长必需的营养元素,但是近年来植物的潜在缺硫现象在全球范围内普遍发生。可溶性有机硫(DOS)作为土壤硫的一种重要形态,可被微生物快速分解为硫酸盐而被植物吸收,因此,明确土壤DOS含量、组成、微生物分解机制和植物利用过程有利于解决潜在缺硫问题。本文综述了土壤DOS[可溶性蛋白质、含硫氨基酸蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)]的微生物分解过程及植物吸收利用机制。可溶性蛋白质可以在数天内分解成无机硫(SO42-),而含硫氨基酸可以在数分钟到数小时内被分解。微生物吸收含硫氨基酸后的几分钟到几小时内,可将含硫氨基酸中的碳、氮和硫分别以CO^(2)、NH^(4+)和SO_(4)^(2-)的形式释放到微生物体外,释放的无机硫会被微生物再次利用以满足其生长发育。微生物能迅速利用DOS(Met、Cys),当其被微生物同化时,其原始分子结构决定了其转化成的生物大分子,从而影响DOS与SO_(4)^(2-)之间的转化速率。Cys的硫醇基(H-S-C)易被氧化,因此微生物吸收利用Cys后SO_(4)^(2-)释放量高于Met。小麦和油菜对Met和Cys的摄取量随着其供应量的增加而增加,田间条件下小麦和油菜可吸收0.63%~2.2%的外源Cys和0.4%~2.1%的外源Met。Met和Cys在植物氮营养中的作用有限,但它们在植物硫营养中的作用非常重要,约占植物硫吸收总量的10%。土壤DOS可被微生物快速分解,产生的SO_(4)^(2-)可被植物快速吸收利用。即使存在土壤微生物的激烈竞争,植物也能够吸收完整的分子态有机硫(Met和Cys),DOS是植物生长的重要硫源,其吸收主要发生在富含有机质的土壤中。

煤化工酸性气脱硫中生物脱硫技术的可行性研究

详细介绍了生物脱硫技术的基本原理、工艺流程、操作要点以及控制标准,对所需主要设备进行了阐述,并展示了技术在实际运行中取得的良好效果。实际应用结果表明,生物脱硫技术具备高效的脱硫性能和稳定的运行特点,其处理后的废气排放完全符合国家相关标准。

新型二硫醚蛇床子素衍生物的合成及抗增殖活性

为寻找高效低毒的抗肿瘤先导化合物,依据药物分子设计中的拼合原理,设计合成系列含二硫醚单元的蛇床子素衍生物,利用核磁共振氢谱和碳谱对其结构及性质进行表征和分析。采用MTT法对目标化合物进行体外抗肿瘤活性测试,结果显示目标化合物对各肿瘤细胞均具有一定的抑制活性。其中,对MCF-7细胞最为敏感,化合物的IC50值在10.8~17.1μmol·L^(-1)之间,其中5a的IC_(50)为10.8μmol·L^(-1),强于氟脲嘧啶(20.8μmol·L^(-1))和顺铂(13.9μmol·L^(-1))。初步构效关系表明,目标化合物对各肿瘤细胞增殖的抑制活性随着R直链烷烃上碳原子的增多而逐渐降低,当R为甲基时,目标化合物的抗增殖活性显著提高。

石油生物脱硫技术研究进展

石油中的含硫化合物直接燃烧会排放大量的硫氧化物,造成严重的大气污染。生物脱硫是利用特定微生物对石油中的含硫化合物进行脱硫的方法,与加氢脱硫法相比,不仅条件温和,而且可以有效地脱除常规脱硫方法难以脱除的含硫化合物。详细介绍了生物脱硫的工艺流程,全面分析了生物脱硫的机理,包括细菌对含硫化合物的脱硫途径以及涉及的酶系统,总结并探讨了生物脱硫技术在石油脱硫中的应用及研究进展,同时就生物脱硫实现工业化应用过程中存在的主要问题进行了讨论。生物脱硫技术的发展为石油的深度脱硫提供了新的可行途径。

两种微生物对山西晋城中高硫煤脱硫最佳工艺条件研究

燃烧含硫煤炭会释放硫氧化物,导致雾霾、酸雨等环境问题,因此,煤中硫的降低或脱除至关重要。选用能够降解多环芳烃的恶臭假单胞菌和能够降解长链烷烃的茫崖诺卡氏菌对含硫量为2.66%的山西晋城中高硫煤进行微生物脱硫,通过单因素实验和正交实验探究了煤样粒度、煤浆质量浓度、脱硫时间、细菌接种量、培养基pH和培养温度对微生物脱除煤中硫的影响。利用红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜对原煤和脱硫后煤样进行了分析表征。结果显示恶臭假单胞菌最佳脱硫条件是:煤样粒度0.075 mm~0.125 mm,煤浆质量浓度0.008 g/mL,培养时间10 d,细菌接种量0.2 mL/mL,培养基pH 6.0、培养温度30℃。茫崖诺卡氏菌的最佳脱硫条件除了培养基pH为7.0与恶臭假单胞菌培养基pH不一样外,其他条件均一致。恶臭假单胞菌和茫崖诺卡氏菌在最佳脱硫条件下的脱硫率分别为38.0%和39.8%,脱硫后煤样中的全硫质量分数分别为1.65%和1.60%,表明经微生物脱硫后煤样含硫量均符合发电用煤S4等级(1.50%<w(St)≤2.00%)。与原煤相比,脱硫后煤样的黄铁矿峰强度有所降低,部分黄铁矿峰消失,说明两种菌都能够脱除煤中黄铁矿,另外,脱硫后煤样中还存在芳香族物质,表面有明显被细菌腐蚀过的痕迹,表明细菌能分泌蛋白质、多糖、酯类等物质,使煤炭表面亲水性增加,细菌更容易附着。从脱硫液相产物萃取产物的GC-MS分析可知,产物中有含硫酯类、酸类等物质,说明煤炭中的硫被细菌脱除了。

pH对生物脱硫系统的性能及菌群结构的影响

为探究pH对生物脱硫反应器性能、生物量及微生物种群结构的影响,一座生物滴滤池(bio-trickling filter,BTF)分别运行在中性偏碱(6.0<pH<9.5)、弱酸(2.6<pH<5.5)和极酸(pH<1.0)环境下。结果表明,BTF获得对H_(2)S的最大脱硫性能分别为246.5、142.8和164.6 g/(m^(3)·h)。中性偏碱下BTF的脱硫性能最佳,这是由于较低的H2 S气液传质阻力及较高的硫氧化菌活性。保持此pH范围需消耗大量碱性试剂,这导致反应器的运行成本升高和操作过程变得复杂。在极酸环境中,耐酸的硫氧化菌——Mycobacterium逐渐占据主导(79.2%),且生物膜拥有高硫氧化活性(比耗氧速率1.35 mg/(g·min)),非耐酸的微生物被淘汰,这维持了系统内生物量的稳定(生物量质量浓度10~11 g/L),避免了反应器的堵塞,降低了生物量控制和pH调整的成本。综上,通过富集高丰度且高活性嗜酸的Mycobacterium,BTF在极酸环境(pH<1.0)下仍可获得较高的脱硫性能,扩大了生物反应器运行的pH范围。

生物硫铁生成菌的选育及其在重金属废水处理中的应用

为开发高效经济、环境友好的重金属废水处理技术,采用亨盖特(Hungate)厌氧技术分离出一株产生物硫铁复合材料的硫酸盐还原菌(Sulfate reducing bacteria,SRB),命名为SRB2,并对该菌株进行了生理特性、培养工艺和废水处理研究.菌体杆状稍有弯曲,革兰氏阴性菌,最佳碳源为乳酸钠.pH范围5.0～9.0,最适pH 7.0,最适温度为35℃,培养3 d生物硫铁量和硫化物含量能达最大值,分别为2.85 g L-1、358.048 mg L-1.正交试验结果表明,乳酸钠9.0 g L-1+组合氮源1.5 g L-1+硫酸亚铁10.0 g L-1时生物硫铁产量最高.16S rDNA序列分析表明,菌株与脱硫弧菌属Desulfovibriodesulfuricans strain 734同源性为99%.采用生物硫铁处理重金属Cu2+、Pb2+、Cd2+废水,结果表明生物硫铁能快速处理含Cu2+、Pb2+、Cd2+废水,2 min去除率达99.8%以上.因此,生物硫铁在各类重金属废水处理与重金属废水污染事故应急处理中具有较好的应用前景.

生物硫铁生成菌的选育及处理重金属效果研究

[目的]分离高产生物硫铁生成菌,初步鉴定并研究其生成限制因素及处理重金属效果。[方法]利用分离驯化出的1株高产生物硫铁复合材料(生物硫铁)的硫酸盐还原菌(srb1),考察硫酸亚铁浓度、有机物浓度以及搅拌速度对其生成生物硫铁的影响。[结果]有机物和Fe SO4·7H2O的浓度是制约生物硫铁生成的关键因素,生物硫铁处理重金属Cr6+、Pb2+、Cd2+、Cu2+效果显著,去除率达90%以上,尤其是处理重金属Cu2+废水最佳,去除率达99%以上。[结论]筛选到生物硫铁生成菌srb1,初步鉴定为梭状芽胞杆菌属Clostridium mesophilum。确定了生物硫铁生成的最佳培养条件为乳酸钠15 m L/L+酵母膏8 g/L+Fe SO4·7H2O 15 g/L。