以苯酚为电子供体驯化的反硝化污泥的脱氮特性

本研究以苯酚作为电子供体进行反硝化,驯化了一种能以苯酚为电子供体的反硝化污泥(PAS).当利用苯酚为电子供体进行反硝化时,其反硝化速率是传统葡萄糖驯化的反硝化污泥(GAS)的3.2倍.对2种反硝化污泥的高通量测序结果表明:PAS中微生物群落的Chao1指数要高于GAS,但GAS中微生物群落的Shannon指数要高于PAS.这表明PAS中微生物群落物种的丰富度高于GAS,但物种的多样性低于GAS.对2种反硝化污泥的微生物结构和相对丰度分析表明:PAS中含有的Denitratisoma丰度远高于GAS,这使PAS在利用苯酚作为电子供体进行反硝化时,明显优于GAS,因为Denitratisoma同时具有降解苯酚和反硝化的功能.

电流和碳氮的量比对生物电极脱氮速率影响的模拟

研究了脱氮过程中生物膜内的物质运动和反应机理,在已建立的生物电极模型的基础上,对以下3种情况下生物膜内反应物浓度分布以及电流和有机物对脱氮速率的影响进行了研究:只利用水电解产生的氢气作为电子供体;只利用醋酸作为电子供体;氢气和醋酸同时作为电子供体。研究结果表明:增加电流和碳氮的量比都能提高脱氮速率,但只增大电流或碳氮的量比,脱氮速率的提高程度不大,且随着碳氮的量比的增大,出水中硝酸氮浓度不断降低,残留醋酸浓度也随之提高,影响出水水质;当同时通电和添加醋酸时,脱氮速率显著加快;但过大的电流和碳氮的量比反而不利于脱氮的进行,因此,存在碳氮的量比和电流的最佳组合,在此条件下,出水中残留醋酸浓度最低,脱氮速率最高。当碳氮的量比为0.7,电流为100mA时的脱氮速率比只通电时的脱氮速率增大了约1倍。

生物电极膜内脱氮速率模型

通过研究生物电极脱氮过程中膜内物质运动和反应机理,建立了能够表现生物膜内脱氮反应过程的动力学模型。在本模型中,氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应,在生物膜内反硝化细菌的作用下,硝酸氮被还原为氮气从而彻底将其去除。模型综合考虑了膜内物质迁移、扩散等对脱氮过程的影响,得到了氢气和醋酸同时作为电子供体参与反应时去除硝酸氮的动力学方程。在模型建立过程中,假定生物膜厚度和反硝化菌脱氮活性不受生物浓度、时间和电极位置影响,并且认为生物膜内各反应物质的有效扩散系数约为其在水中分子扩散系数的80%。采用Runge Kutta法和ShaotingMathal法对模型进行求解,模型计算结果和实验结果较吻合。

柔性四硫富瓦烯(TTF)的制备、结构及自组装

具有适中氧化还原电位和良好柔韧性的平面有机电子给体是有机分子材料和自组装化学的研究基础.本文以易得的原料和简便的操作方法合成了一系列含有亚乙二氧/硫基和邻苯二巯基的不对称四硫富瓦烯(TTF)衍生物.两种取代基团的引入明显增大了TTF的氧化还原半电位,进而提高了有机电子给体的光电稳定性.与刚性TTF不同本文所设计和合成出的TTF衍生物是一类具有一定柔韧性的有机电子给体.实验证明,通过在TTF外围引入C—S键可明显增强化合物的柔韧性.在复合物(TTF4)(C_(60))中,TTF4的中心C_2S_4平面与外围C_2S_2平面之间的二面角比中性分子的增加了5.87°,这充分说明柔韧性有机电子给体能够在自组装化学中发挥独特的作用.