引自:K. Verma,P.Kiran Kumar,S.Vijaya Krishna,et al. Phycoremediation of Sewage-Contaminated Lake Water Using Microalgae–Bacteria Co-Culture. Applied Water, Air, & Soil Pollution volume 231, Article number: 299 (2020).
有機(jī)物和無機(jī)物的無節(jié)制排放導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,擾亂了湖泊生態(tài)系統(tǒng)的動植物平衡,影響了湖泊水質(zhì)。因此,有必要去除污染湖水中多余的營養(yǎng)物質(zhì)。本研究利用微藻和細(xì)菌以活性污泥的形式去除受污染湖水中的高有機(jī)物含量和過量營養(yǎng)物。在三種不同環(huán)境下的比較分析表明,與單獨(dú)培養(yǎng)微藻和活性污泥相比,共生共培養(yǎng)能最大限度地去除營養(yǎng)物和有機(jī)物(化學(xué)需氧量[COD])。在共培養(yǎng)條件下,硝酸鹽(NO3-)和磷酸鹽(PO4-)的最高去除率分別為93%和99%,COD的最大去除率為73%。在共培養(yǎng)體系中,最高生物量為7.8g/L。傅里葉變換紅外光譜證實(shí)了微藻生物量中存在脂肪酸和脂類。采用響應(yīng)面法(RSM)下的中心復(fù)合設(shè)計(CCD)研究了培養(yǎng)時間和pH值對生物量同步生產(chǎn)、有機(jī)質(zhì)還原和養(yǎng)分去除的影響。優(yōu)化結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。通過反復(fù)操作成功地處理了廢水,證實(shí)了共培養(yǎng)的穩(wěn)定性,但共培養(yǎng)過程中的相互作用因物種而異,且取決于環(huán)境條件。對這種共培養(yǎng)相互作用的理解將導(dǎo)致在廢水處理、生物修復(fù)和其他副產(chǎn)品生成方面的具體應(yīng)用。這樣的共培養(yǎng)反應(yīng)器也可能有一些其他的好處,比如去除病原體和通過生物膜有效地收集生物量。更深入地了解微藻-細(xì)菌與測序生物體相互作用的分子水平,將使我們能夠研究特定的藻-細(xì)菌系統(tǒng)。
2. 中文標(biāo)題:用于光催化的銀離子修飾的二氧化鈦
引自:Olaniyan Ibukuna , Hae Kyung Jeong. Tailoring titanium dioxide by silver particles for photocatalysis. Current Applied Physics 20 (2020) 23–28.
采用水熱法合成了不同重量比的二氧化鈦-銀(TiO2-Ag)復(fù)合材料,用于光催化。隨著Ag的引入,復(fù)合材料在可見光區(qū)表現(xiàn)出吸光性,帶隙也減小了0.45 eV。比例為5:7的TiO2-Ag復(fù)合材料對亞甲基藍(lán)的光催化降解效果最好,光電流響應(yīng)最高,電化學(xué)阻抗最低,因此具有最佳的光催化性能。TiO2中引入Ag可以延緩光生電子與空穴的復(fù)合時間,增加復(fù)合材料界面處的電荷轉(zhuǎn)移率。
3. 中文標(biāo)題:氧化引起的氧摻雜導(dǎo)致g-C3N4光催化中的主要活性物質(zhì)從空穴變?yōu)閱沃貞B(tài)氧
引自:Yajing Yang, Zhaoyong Bian ?.Oxygen doping through oxidation causes the main active substance in g-C3N4 photocatalysis to change from holes to singlet oxygen.
Science of the Total Environment 753 (2021) 141908.
改善石墨氮化碳(g-C3N4)去除水中有機(jī)污染物的光催化活性以及氧摻雜對其光催化機(jī)理的影響的深入研究值得研究關(guān)注。通過使用濃酸-超聲雙重氧化進(jìn)行氧化,可以制備出具有適當(dāng)氧化程度的氧摻雜g-C3N4。氧化摻雜氧改變了g-C3N4的理化性質(zhì),提高了羅丹明B的光催化降解效率。 g-C3N4的物理和化學(xué)性質(zhì)通過掃描電子顯微鏡,透射電子顯微鏡,X射線光電子能譜,傅里葉變換紅外光譜和zeta電位分析等方法進(jìn)行表征。還使用光致發(fā)光,電化學(xué)阻抗譜,瞬態(tài)光電流測量,漫反射光譜和Mott–Schottky圖對光催化機(jī)理進(jìn)行了深入研究。適當(dāng)?shù)难趸潭葧趃-C3N4表面引入富含含氧官能團(tuán)的凹坑狀缺陷,從而改善其光催化性能。此外,在氧化的g-C3N4的光催化過程中,證實(shí)了氧摻雜使g-C3N4光催化的主要活性物質(zhì)從空穴變?yōu)閱尉€態(tài)氧。本研究對摻氧的g-C3N4的光催化機(jī)理進(jìn)行了深入的解釋,為設(shè)計用于去除水中有機(jī)污染物的光催化劑以及分析水處理的光催化機(jī)理提供了指導(dǎo)和參考。
4. 中文標(biāo)題:蔗渣纖維素負(fù)載納米TiO2光催化耦合微生物載體的制備及光催化性能研究
引自:Preparation and Photocatalytic Properties of a Bagasse
Cellulose-Supported Nano-TiO2 PhotocatalyticCoupled Microbial Carrier.Jianhua Xiong, Yinna Liang, Hao Cheng, et la. materials, 2020, 13, 1645
光催化與生物降解耦合技術(shù)(ICPB)已被證明是一種有效降解水中有害有機(jī)物的方法。本文在低溫下合成甘蔗渣纖維素二氧化鈦復(fù)合載體(SBC-TiO2),研究了在最佳合成條件下的材料性能和光催化效果。復(fù)合載體最佳合成條件為:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的甘蔗渣纖維素、5%聚乙烯醇溶液、20 g造孔劑。掃描電鏡顯示復(fù)合載體表現(xiàn)出很好的生物粘聚性;XRD衍射表明納米TiO2已經(jīng)成功的負(fù)載到復(fù)合載體上。 用2 g復(fù)合載體處理初始pH = 6 200 mL 10 mg/L的MB溶液,6 h后去除率達(dá)到78.91%。復(fù)合載體通過ICPB 技術(shù)可以分解難降解的有機(jī)污染物。這些結(jié)果為污水處理領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的平臺。
5. 中文標(biāo)題:應(yīng)用天然葉綠素增敏的TiO2納米粒子作為可見光催化降解亞甲基藍(lán)
引自:Krishnan S , Shriwastav A . Application of TiO2 Nanoparticles Sensitized with Natural Chlorophyll Pigments as Catalyst for Visible Light Photocatalytic Degradation of Methylene Blue[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2020.
圖一 在可見光照射條件下葉綠素增感TiO2光催化降解亞甲基藍(lán)的機(jī)理圖
圖二 (a) TiO2和0.1 wt% chl/TiO2的XRD圖譜,(b) TiO2和0.1 wt% chl/TiO2的FTIR光譜,(c) TiO2和0.1 wt% chl/TiO2的TEM圖像,(d) TiO2和0.1 wt% chl/TiO2的Tauc圖確定帶隙
本研究研究了葉綠素(chl)致敏TiO2 (chl/TiO2)納米粒子在可見光下,藍(lán)色LED照明下對亞甲基藍(lán)(MB)的光催化降解。通過X射線衍射(XRD),透射電子顯微鏡(TEM),傅立葉變換紅外光譜(FT-IR),X射線光電子能譜(XPS),Brunauer–Emmett– Teller(BET)對新型葉綠素敏化催化劑進(jìn)行了表征和紫外可見漫反射光譜。chl/TiO2粒子的平均晶粒尺寸在15-18nm范圍內(nèi),帶隙為2.83eV。在可見光藍(lán)色LED照射2 h時,0.1 wt% chl/TiO2濃度為2.5g/L,初始pH為6,初始MB濃度為20 ppm,可達(dá)到85%的最佳降解效果。MB的光催化降解遵循準(zhǔn)一級動力學(xué)。利用液相色譜-質(zhì)譜(LC/MS)分析鑒定了降解產(chǎn)物,并提出了n -去甲基化過程后的降解途徑。研究了二次處理后的生活污水基質(zhì)對催化劑降解效率和回收再利用潛力的影響。進(jìn)一步提出了葉綠素增敏TiO2在可見光照射下降解MB的可能機(jī)理。
6、中文標(biāo)題:從微生物群落生態(tài)學(xué)的角度看含水層補(bǔ)給:初始擾動響應(yīng)以及物種分類與質(zhì)量效應(yīng)對河岸過濾期間地下水微生物群落聚集的影響
引自:Lucas Fillinger , Katrin Hug , Christian Griebler , et al. Aquifer recharge viewed through the lens of microbial community ecology: Initial disturbance response, and impacts of species sorting versus mass effects on microbial community assembly in groundwater during riverbank filtration[J]. Water research, 2020, 189:1-14.
河岸過濾對于平衡不斷增長的地下水需求和保障飲用水供應(yīng)越來越重要。雖然微生物群落是地下水重要生態(tài)系統(tǒng)功能的支柱,但迄今為止,河岸過濾對這些群落的影響尚未得到充分研究。在超過七周的誘導(dǎo)河岸過濾早期階段,為了響應(yīng)地表水入侵,我們根據(jù)16S rRNA基因擴(kuò)增子序列變異(ASVs)跟蹤了一個最初原始的淺層多孔含水層中微生物群落組成的變化。在河岸過濾7周后,我們進(jìn)一步分析了河流衍生ASVs印記的沉積巖芯。地表水入侵造成了分類群的喪失和群落組成的顯著變化,表明了初始含水層微生物群落的抗沖擊能力弱。溯源追蹤分析表明河流衍生ASVs在地下水中所占比例<25%,但在強(qiáng)降水期間,局部高達(dá)62%。但變異劃分表明,主要由于滲透的河水引起的環(huán)境條件變化,河流衍生ASVs的分散對含水層微生物群落組成變化的影響,總體上超過了物種分類對含水層微生物群落組成變化的影響。含水層沉積物中河流衍生ASVs的比例<0.5%,表明了在整個研究過程中地下水從河流進(jìn)入含水層主要以浮游微生物形式存在。我們的研究表明地下水微生物群落對地表水入侵引起的環(huán)境改變反應(yīng)靈敏,而河源類群的涌入所造成的群體效應(yīng)則相對較小。
圖1 研究地點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)時間的概述。A) 研究地點(diǎn)的地理位置、取樣地點(diǎn)的位置和地點(diǎn)特征。一般水流方向用箭頭表示,實(shí)線和虛線分別表示有無河岸過濾條件下的水流方向。B) 研究場地的橫截面示意圖(未按比例繪制)。河岸過濾期間的地下水位和水流方向用虛線表示,如A所示)。C) 實(shí)驗(yàn)的時間軸和每個地點(diǎn)和時間點(diǎn)獲得的樣本的表格概述。河岸過濾的開始用一顆星星標(biāo)出?;疑畛錁颖颈盹@示了給定地點(diǎn)和時間點(diǎn)的樣本可用性。樣帶A、B和C列為行,(G:地下水;R:河流;S:沉積物)樣本類型為柱狀。
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