Desulfuromonas alkenivorans S-7联合稻壳处理酸性重金属废水

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硫氮杂蒽母核和焦亚硫酸钠光降解

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吉林大学从稻壳中提取纳米二氧化硅获得成功

吉林大学从稻壳中提取纳米二氧化硅获得成功
佚名
【期刊名称】《有机硅氟资讯》
【年(卷),期】2006(000)011
【摘要】从吉林大学了解到，一种把人们以前认为是“农业垃圾”的稻壳变废为宝的技术已经成为现实。

日前，由吉林大学化学院教授王子忱带领的课题组，从稻壳中提取纳米二氧化硅获得成功。

有关专家鉴定认为，这一研究成果居同际先进水平。

【总页数】2页(P19-20)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ127.2
【相关文献】
1.吉林大学教授成功从稻壳中提取出纳米二氧化硅 [J],
2.吉林大学从稻壳中成功提取纳米二氧化硅 [J],
3.吉林大学稻壳提取纳米二氧化硅 [J], 沈镇平
4.从稻壳中提取纳米二氧化硅获得成功 [J],
5.吉林大学从稻壳中提取纳米二氧化硅 [J],
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稻壳制备糠醛的研究

稻壳制备糠醛的研究摘要]研究了硫酸，无机盐催化稻壳水解制备糠醛的试验。

常压下采用反应-萃取的集成工艺，分别对无机盐催化剂的选择、硫酸浓度、反应时间、液固比（硫酸与稻壳质量比）四项参数进行了糠醛收率的研究。

研究得出生产糠醛的最佳水解工艺参数为：无机盐催化剂氯化铁（无水，适量），硫酸浓度8 %，水解时间10 h，液固比5︰1。

糠醛得率达到理论量的65 %。

[关键词]生物质稻壳糠醛多聚戊糖三氯甲烷0 引言长期以来化石资源的利用为人民生活以及工业生产提供了丰富的运输能源与物质资料，带动了人类社会的空前繁荣与经济的快速发展。

人类需求量的持续增长使国际原油价格一路飙升，几年来年世界原油价格居高不下。

但是，化石资源是不可再生的，近年来随着石油资源的日益枯竭，目前世界己探知原油储量约为一万亿桶，若考虑到今后新的油田发现、新的采油技术的运用和现有油田可能的扩容，世界原油储量可能会达到两万亿桶。

即使按目前世界原油每年300亿桶的速度消费，世界石油储量也只能维持几十年。

我国很多资源不足，油气、煤炭资源十分有限。

环境污染，能源危机等问题制约着经济的高速发展，迫使我们必须开拓新的领域，寻找新的能源替代方式。

目前，生物质资源被认为是替代化石资源的最佳选择。

生物质是指利用水、土地、大气等通过光合作用而产生的各种有机体。

即一切有生命的，可以生长的有机物质统称为生物质。

它包括植物、动物及微生物。

狭义上，生物质主要是指农林业生产过程中除果实以外的秸秆、粮食、农产品加工业的下脚料、树木等木质纤维素、农林废弃物以及畜牧业生产过程中的废弃物和畜禽粪等物质；广义上，生物质包括所有的微生物，植物以及以它们为食物的动物以及其生产的废弃物[1]。

糠醛由于其分子结构特殊，化学性质活泼，衍生物多，并且仅能由农林原料制得，是生物质加工产物中非常重要的一种。

0.1 糠醛综述0.1.1 糠醛物理化学性质简述0.1.1.1 糠醛的物理性质糠醛(2-furfuraldehyde或Furfural)，又名呋喃甲醛，其分子式为C5H402，分子量96.08，结构式为：糠醛是一种无色透明油状液体，具有类似杏仁浊的味道。

欧盟批准UV处理的牛乳和反式白藜芦醇作为新食品

王居强介绍说，通过也Ｉ、信息化管理系统，他们能够实现对奶牛场智能化繁育和数字化饲喂管理，监测预警奶牛常发疫病病原库和疫病，自动监测及控制牛舍环境。
当携带电子耳标的奶牛经过挤奶厅入口时，每头牛的信息、序号信息和位置信息会自动采集，并同步显示在手持机上。采集奶牛生产性能测定（ｄａｉｒｙｈｅｒｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ＤＨＩ）体系奶样时，手持终端机可以直接扫描采样瓶条形码、输入产奶量信息，采样结束后信息会自动上传至ＤＨＩ数据中心。这样，在奶厅采样就无须登记、记录单头牛序列号和产奶量。
为此，该系统的发明人、河南省肉牛工程技术研究中心主任王居强带领研发团队，设计开发了基于ＲＦＩＤ的中小规模奶牛场信息自动采集系统，通过每头奶牛佩戴ＲＦＩＤ电子耳标和对奶厅非常低的硬件投入，实现对进入挤奶厅每头牛信息的自动识别，并通过配套的手持终端设备将奶量信息自动上传场管理系统。
行业资讯
加拿大批准１种过氧化物酶用于乳清产品
加拿大卫生部公布将从黑曲霉ＭＯＸ一５４中提取的过氧化物酶正式批准为可使用的食品添加剂。主要用作漂色￣ｔｌｐＨ稳定剂，经过氧化氢处理后用作干制乳清产品工艺中。这种液体过氧化物酶经过了加

水稻调酸营养剂[发明专利]

专利名称：水稻调酸营养剂专利类型：发明专利
发明人：李阳晨
申请号：CN93102424.2申请日：19930226
公开号：CN1091410A 公开日：
19940831
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种水稻调酸营养剂，它的作用是用来调节水稻育秧阶段秧苗床土的酸碱度及其养分含量。

通过选用糠醛渣为载体，掺入浓硫酸和掺入氮、磷、钾肥和微肥，并利用糠醛渣粘度比土壤高、吸酸和加入肥料后不易在浇水时流失的特点，有效的解决了整个育秧期内的酸碱度平衡问题和秧苗生长的营养需要。

申请人：内蒙古科左中旗水稻开发办公室
地址：028000 内蒙古自治区科左中旗水稻开发办公室
国籍：CN
代理机构：内蒙古哲里木盟专利事务所
代理人：聂平
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稻谷谷壳的成分知识讲解

稻谷谷壳的成分稻谷谷壳的成分稻壳的主要成分因品种、产地、加工方法不同而有较大差异，一般其含水量为12％左右，含碳36％，含氮0.48％，含磷0.32％，含钾0.27％，稻壳与稻草的含量组成情况大致相似,但稻壳的硅酸含量比稻草要高得多。

稻壳的碳氮比高达75.6％，是难于发酵的有机物料之一，一般发酵助剂很难将其“制服”。

因此，稻壳发酵应先采用尿素“氨化”处理，或用家畜粪尿混用进行氨化处理，才能获得较理想的发酵效应。

如何操作？首先是备料：准备稻壳约一吨左右，尿素4kg，米糠10kg。

其次，将稻壳加湿，按每吨物料加500kg水（浸泡）后，使水分含量达到60～65％，堆积放置24小时以上，再把4kg尿素兑50kg水，制成尿素水，均匀地泼洒在稻壳堆中，再经过12小时，将2kg金宝贝微生物发酵助剂混拌在10kg米糠中，予以充分“稀释”，再均匀地撒在稻壳堆内，其堆积高度不超过2m，占地面积也不超过50m2为宜；堆积完毕后立即盖上透气性覆盖物，做到保温、保湿。

当发酵温度达到65～70℃，并持续36小时后，可进行第一次翻堆，此后，再翻倒几次，直到发酵全部完成，这段时间的管理“核心”是在“保温”的前提下做好“通气”、“保湿”管理。

---------------------------------------------------新华网马德里３月３日电据西班牙媒体日前报道，最新研究结果显示，稻壳转化成稻壳灰后含有大量硅的成分，因此人们可以从稻壳中提取硅。

报道说，高纯度硅既可满足开发太阳能的需要，又是生产光电管的重要材料，因此全球对高纯度硅的需求量很大。

但目前市场上的高纯度硅供不应求，因而引发了寻找高纯度硅替代物的狂潮。

西班牙可再生能源中心专家表示，稻壳燃烧后会产生１８％的稻壳灰，其中含有９２％的硅。

位于巴塞罗那的瓦隆布罗萨公司宣布，他们计划采用这一新技术建造一家光电管可再生能源联合企业，利用河口三角洲的稻农们废弃的稻壳进行再生能源生产。

稻壳中纤维素、半纤维素的测定

稻壳中纤维素、半纤维素的测定稻壳中纤维素、半纤维素的测定姓名性别学号年级专业系（院）摘要: 阐述了几种不同的测定稻壳中纤维素、半纤维素和木质素含量的方法。

最终选定测定稻壳中纤维素，含量的方法分别为72%浓硫酸水解法、2 m o l/L 盐酸水解法和浓硫酸法。

结果测得纤维素、半纤维素、木质素含量为21. 9%。

关键词:稻壳; 纤维素; 半纤维素; 测定前言稻壳是碾米工业的主要副产品之一, 约占稻谷质量的20%。

据有关报道[ 1],稻壳中约含有40% 的粗纤维（包括木质素和纤维素)和20%的五碳糖聚合物(主要是半纤维素),另外约含有20%的灰分及少量粗蛋白质、粗脂肪等有机化合物。

有效、合理地利用稻壳, 不仅可以提高企业经济效益, 而且可减少环境污染, 具有明显的社会效益和经济效益。

在合理利用稻壳之前, 必须了解稻壳本身的理化特性。

笔者阐述了国内稻壳中的纤维素、半纤维素、木质素含量的测定方法,以期为稻壳的综合利用提供一些基础资料。

1.纤维素纤维素是由B-D-葡萄糖基通过1, 4-糖苷键联结而成的高分子化合物。

天然纤维中, 除棉花纤维的纤维素纯度高之外, 其它各种纤维被半纤维素和木质素所包裹。

在纤维素测定过程中, 由于测定方法、测定条件的不同,半纤维素、木质素溶出的程度不同, 因而得到的纤维素含量亦有所差别。

根据半纤维素和木质素残留情况, 纤维素通常可分为以下几种[ 2]:综纤维素、克-贝纤维素(又称为C -B 纤维素) 、硝酸-乙醇纤维素、纤维素及B-纤维素和C-纤维素。

纤维素含量的常用测定方法有浓酸水解定糖法、硝酸-乙醇法、氯化法等。

王玉万[ 3]等用中性洗涤剂与2 m ol/L盐酸水解法和地衣酚比色定糖法相结合, 测定了甘蔗渣中的纤维素、半纤维素及木质素的含量。

薛惠琴[ 4]等在王玉万方法的基础上, 用浓酸水解法测定稻草秸秆中的纤维素含量。

P Bhama Iye r[ 5]等利用红外光谱的差异确定纤维中纤维素成分含量, 但此方法对光谱图的分析较为繁琐。

oma培养基配方

OMA培养基配方OMA培养基是一种常用于微生物学实验室中的培养基，用于培养和繁殖细菌、真菌和其他微生物。

OMA培养基的配方是根据特定的要求和目的来设计的，以提供适合微生物生长所需的营养物质和环境条件。

本文将详细介绍OMA培养基配方的各个成分及其作用。

1. 基础成分OMA培养基的基础成分包括水、碳源、氮源、矿物质和缓冲剂。

1.1 水水是OMA培养基中最主要的成分，占据了整个培养基配方中的大部分比例。

优质纯净水是保证培养基质量的关键。

1.2 碳源碳源是微生物生长所需能量的来源，常见的碳源包括葡萄糖、果糖和麦芽糊精等。

在OMA培养基中，葡萄糖通常被选作主要碳源。

1.3 氮源氮源是微生物合成蛋白质和核酸的重要成分，常见的氮源包括氨基酸、尿素和硝酸盐等。

在OMA培养基中，氨基酸和硝酸盐通常被选作主要氮源。

1.4 矿物质矿物质是微生物生长所需的微量元素，包括钙、镁、铁等。

这些矿物质可以通过添加适量的无机盐来提供。

1.5 缓冲剂缓冲剂用于维持培养基的pH值稳定，常见的缓冲剂有磷酸盐缓冲液和琼脂糖等。

2. 添加剂除了基础成分外，OMA培养基还可以添加一些特殊的添加剂来满足特定的实验需求。

2.1 抗生素抗生素可以抑制或杀死一些特定类型的细菌或真菌，常用的抗生素有青霉素、链霉素等。

在OMA培养基中添加适量的抗生素可以抑制非目标微生物的生长，从而方便目标微生物单独培养。

2.2 染色剂染色剂可以用来观察细菌或真菌的形态和结构。

常见的染色剂有甲基蓝、伊红等。

在OMA培养基中添加适量的染色剂可以方便观察微生物的生长情况。

2.3 酶酶是一种催化剂，可以加速微生物代谢过程中的化学反应。

常见的酶有蛋白酶、淀粉酶等。

在OMA培养基中添加适量的酶可以促进微生物的生长和代谢活性。

3. 制备方法制备OMA培养基的方法如下：1.根据所需制备的培养基量，计算各个成分的质量或体积。

2.将水加热至沸腾，然后冷却至室温。

3.将碳源、氮源、矿物质和缓冲剂依次加入水中，并搅拌均匀。

综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须

综合利用稻壳制备木糖、电容炭与硅酸钙晶须SUI Guanghui;CHENG Yanyan;CHEN Zhimin;WEI Qingling【摘要】利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖,并将糖渣经过炭化后分离出碳和硅,碳采用稀碱溶液活化改性制备电容炭,硅采用水热法合成了硅酸钙晶须,从而使稻壳所有组分得到充分利用.采用循环伏安(CV)和恒流充放电(GCD)研究了电容炭的电化学性能.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对所得硅酸钙晶须的结构和形貌进行了表征.实验结果表明,稻壳酸水解的最优条件为硫酸浓度7％(质量分数)、固液比(g/mL)为1:8、反应时间为2.0 h,在该条件下,一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率(Y1/Y2/Y3)和浓度(质量分数,C1/C2/C3)都能达到最大值,Y1=98.5％,C1=3.6％;Y2=85.4％,C2=6.3％;Y3=76.6％,C3=9.0％.采用15 mL 8％(质量分数)NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值为77.32 F/g,而且具有较好的倍率性和循环稳定性;硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】6页(P224-229)【关键词】稻壳综合利用;木糖;电容炭;硅酸钙晶须【作者】SUI Guanghui;CHENG Yanyan;CHEN Zhimin;WEI Qingling【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】O614生物质资源具有来源广泛、可再生、产品多样化等优点, 因此成为化石资源的可替代资源之一[1,2]. 通常, 木质纤维素生物质由半纤维素、纤维素、木质素和无机物组成[3]. 半纤维素经过酸水解能够转化成木糖, 再经过脱水可转化为糠醛[4]; 纤维素是造纸工业主要利用的生物质组分[5]; 木质素可用于制备木质素基酚醛树脂[6]. 目前, 生物质资源的利用率仍较低, 对于大多数生物质基产品只利用生物质的一种组分, 如糠醛的生产只利用了半纤维素, 而其糠醛渣(包括纤维素和木质素)直接被丢弃. 这不但污染环境, 而且浪费了资源. 生物质资源化综合利用是解决生物质资源利用率较低的重要方法之一.稻壳是一种比较特殊的木质纤维素生物质, 它除了含有半纤维素(16%～22%)、纤维素(34%～42%)和木质素(21%～26%)外, 还含有较大量的二氧化硅(10%～21%)[7]. 科研工作者利用这些组分的一种或几种, 已研究开发出许多高附加值产品, 如木糖[8,9]、糠醛[10,11]、功能性多孔炭[12～14]、分子筛[15]、纳米二氧化硅[16]和硅酸钙[17]等. 稻壳中的半纤维素转化成为木糖的关键步骤是酸水解[18,19], 因此酸水解条件的优化至关重要.多孔炭应用在超级电容器电极材料时被称作电容炭, 作用是使电解液离子快速运动和积累电荷[20], 这就要求电容炭需要有合适的表面积和孔隙以适应电解液离子的大小, 这是影响超级电容器性能的关键[21～23]. 电容炭的比表面积、孔容等受前驱体类型和活化方法控制[24,25].硅酸钙晶须具有优良的力学性能和较好的耐高温性及生物活性, 被广泛应用于橡胶[26]、复合材料[27,28]、保温材料[29]和生物领域[30,31]. 钙源和硅源对合成硅酸钙晶须的形貌及长径比有较大的影响[32].本文提出了一种稻壳资源化综合利用的新方案. 首先, 利用酸水解稻壳中的半纤维素制备木糖. 然后, 使糖渣炭化, 将纤维素和木质素一起转化为碳. 分离碳和硅后, 碳经稀碱活化改性制备成电容炭, 硅酸盐溶液用于合成硅酸钙晶须. 这种稻壳资源化综合利用新思路能够使稻壳中的4种主要组分全部被利用, 使稻壳资源化利用达到经济效益最大化.1 实验部分1.1 试剂与仪器稻壳, 吉林省榆树市[组成(质量分数): 半纤维素23%、纤维素33%、木质素22%、二氧化硅20%, 其它2%]; 氢氧化钠、氢氧化钾(分析纯)和浓硫酸(质量分数98%), 北京化工厂; 工业级氧化钙, 苏州常昆钙业有限公司, 使用前在马弗炉中于1000 ℃下煅烧3 h.GSL1100X型管式炉(南京博蕴通仪器科技有限公司); YFXT/120型马弗炉(上海意丰电炉有限公司); CHI660型电化学工作站(中国辰华公司); BTS4008型高性能电池测试系统(中国新威尔公司); SU8020型扫描电子显微镜(SEM, 日本Hitachi公司); D/MAX2550型X射线衍射分析仪(XRD, 日本理学公司).1.2 实验方法1.2.1 稻壳的三次水解制备木糖在1000 mL三颈圆底烧瓶中, 按一定固液比(1∶7, 1∶8, 1∶9和1∶10, g/mL)加入50 g稻壳和一定浓度(质量分数3%, 5%, 7%, 9%和11%)的稀硫酸, 加热回流, 机械搅拌反应一定时间(2.0, 2.5和3.0 h). 反应结束后, 冷却, 过滤, 滤液即为一次水解的木糖溶液. 按一次水解相同的固液比和反应时间, 将一次水解的木糖溶液与稻壳(50 g)进行二次水解制得二次水解的木糖溶液. 按一次水解相同的固液比和反应时间, 将二次水解的木糖溶液与稻壳(50 g)进行三次水解制得三次水解的木糖溶液. 参照文献[9]计算木糖的收率和浓度.将一次水解、二次水解和三次水解的所有滤饼用约3倍质量的蒸馏水洗涤3次后于100 ℃干燥24 h, 即得到糖渣.1.2.2 电容炭的制备首先, 将糖渣粉碎, 过80目筛后放入瓷舟中, 在氮气保护下的管式炉中于500 ℃炭化1.0 h, 升温速率为5 ℃/min. 然后, 在2000 mL三颈圆底烧瓶中加入90 g糖渣炭和配制好的900 mL 4%(质量分数) NaOH溶液, 加热回流并机械搅拌3.5 h. 反应结束后趁热过滤, 滤饼用蒸馏水洗涤至pH=7～8, 放入120 ℃烘箱中烘干24 h制得炭前驱体. 滤液为硅酸钠溶液.将烘干后的炭前驱体研磨、过80目筛后, 放入100 mL带盖的坩埚中, 用一定体积(0, 15, 30和50 mL)的8% NaOH溶液浸透后, 于100 ℃烘箱中静置24 h. 然后将坩埚放入马弗炉中升温至850 ℃, 恒温2 h. 活化结束后, 用蒸馏水洗涤至pH=7～8, 滤饼放入100 ℃烘箱中干燥24 h, 制得电容炭. 制得的电容炭用AC/V(NaOH)表示, 例如, 当8%NaOH用量为15 mL时, 所得电容炭记为AC/15.1.2.3 硅酸钙晶须的制备称取0.48 g氧化钙和15 mL蒸馏水加入到50 mL水热反应釜中, 在80 ℃水浴中搅拌30 min后, 加入15 mL硅酸钠溶液(1.2.2节制得), 搅拌均匀后于230 ℃烘箱中静置20 h, 冷却, 过滤, 滤饼用蒸馏水洗涤至pH=7～8, 于75 ℃干燥3 h, 即制得硅酸钙晶须.2 结果与讨论2.1 水解条件对稻壳三次水解的木糖收率和木糖浓度的影响图1示出了硫酸浓度、固液比和反应时间对稻壳一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率(Y1/Y2/Y3)和木糖浓度(质量分数, C1/C2/C3)的影响. 如图1(A)所示, 随着硫酸浓度(质量分数)从3%增加到11%, Y1, Y2和Y3都呈现出先增加后降低的趋势, C1和C2变化趋势不明显, C3呈现出先增加后降低的趋势. 当硫酸浓度为7%时, Y1最大为98.5%, Y2最大为85.4%, Y3最大为76.6%, C1在2.9%～3.7%之间, C2在5.5%～6.3%之间, C3最大为9.0%. 实验结果表明, 硫酸浓度对Y1, Y2和Y3都有影响, 对C3有一定的影响, 而对C1和C2影响不大.Fig.1 Effects of H2SO4 concentration(A), solid-to-liquid ratio(B) and reaction time(C) on each yield and concentration of xylose hydrolyzedfrom rice husk three times如图1(B)所示, 随着固液比(g∶mL)由1∶7变化到1∶10, Y1呈现先增加后稳定的趋势, 而Y2和Y3呈现出先增加后降低的趋势, C1基本不变, C2呈逐渐下降的趋势, C3呈先增加后降低的趋势. 当固液比(g∶mL)为1∶8时, Y1, Y2和Y3达最大值, C1, C2和C3分别达最大值3.6%, 6.3%和9.0%. 实验结果表明, 固液比对Y1,Y2和Y3均有影响, 对C2和C3有一定的影响, 而对C1影响不大.如图1(C)所示, 随着反应时间从2.0 h延长到3.0 h, Y1和Y3逐渐下降, Y2先下降后增加, C1基本不变, C2先下降后增加, C3逐渐下降. 当反应时间为2.0 h时, Y1, Y2, Y3和C1, C2, C3均达到最大值. 实验结果表明, 反应时间对Y1, Y2, Y3都有影响, 对C2和C3有一定的影响, 而对C1影响不大.可见, 催化剂硫酸的浓度、固液比和反应时间都是影响一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率和木糖浓度的因素. 稻壳经三次水解制备木糖优化条件为: 硫酸浓度7%(质量分数)、固液比(g∶mL)1∶8、反应时间2.0 h. 在该条件下一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率和浓度都能达到最大值, 即Y1=98.5%, C1=3.6%; Y2=85.4%, C2=6.3%; Y3=76.6%, C3=9.0%.2.2 电容炭的电化学性能参照文献[33]方法制备炭电极, 然后以6 mol/L氢氧化钾溶液为电解液制备扣式电池, 再进行循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)和循环稳定性测试.图2为电容炭样品AC/0, AC/15, AC/30和AC/50在0～1 V电势窗口、 5 mV/s 扫描速率下所得的CV曲线. 如图所示, 4个样品都表现出规则的矩形, 而且没有明显的氧化还原峰形, 这表明电容炭制成的纽扣式电池的电荷存储机制主要为典型的双电层电容. 根据文献[34]方法, 通过图中的CV曲线面积的积分计算出AC/0,AC/15, AC/30和AC/50的比电容分别为74.63, 77.32, 67.92和62.61 F/g,AC/15的比电容比AC/0, AC/30和AC/50均略高.Fig.2 Cyclic voltammograms of AC/0, AC/15, AC/30 and AC/50 at 5mV/sFig.3 Galvanostatic charge-discharge curves of AC/15 at different current densities图3为在0.5, 1.0, 2.0, 5.0和10 A/g电流密度下AC/15的恒流充放电(GCD)曲线. 如图所示, 随着电流密度增加, 充电-放电曲线保持较对称的三角形形状. 这表明由AC/15制备的电极具有良好的可逆性, 是较典型的双电层超级电容器. 另外, 通过计算获得AC/0, AC/15, AC/30和AC/50在电流密度0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10 A/g下的电容保留率分别为95.67%, 97.38%, 93.02%和93.47%. AC/15的0.5～10 A/g 电容保留率比AC/0, AC/30和AC/50都略高, 这说明AC/15具有较好的倍率性和电容保留率.图4示出了在电流密度为1 A/g时, AC/0, AC/15, AC/30和AC/50在5000次恒流充放电过程中电容保留率的变化. 经过5000次循环恒流充放电过程, AC/0,AC/15, AC/30和AC/50的电容保留率都保持在99%以上. 4个样品第5000次充放电的电容保留率值分别为99.84%, 99.96%, 99.68%和99.95%. AC/15第5000次充放电的电容保留率比AC/0, AC/30和AC/50都略高, 这说明AC/15具有更好的循环稳定性.Fig.4 Cycling performance of AC/0(A), AC/15(B), AC/30(C) and AC/50(D) at 1 A/g for 5000 cycles可见, 经过15 mL 8%NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)比电容值最大, 为77.32 F/g, 而且具有较好的倍率性和循环稳定性.2.3 硅酸钙晶须的表征Fig.5 SEM image(A) and XRD pattern(B) of calcium silicate whiskerFig.6 DSC/TG curves of calcium silicate whisker图5为合成的硅酸钙晶须的SEM照片和XRD谱图. 可见, 硅酸钙晶须为扫帚状, 其XRD谱在2θ=22.86°, 25.33°, 26.75°, 27.21°, 28.86°, 30.63°, 32.63°, 34.51°, 36.97°, 38.51°, 39.10°, 41.69°, 51.80°, 53.45°处出现衍射峰, 与NaCa2Si3O8OH的标准卡片(JCPDS 12-0238, Pectolite-1A)对比后确定产物属于针钠钙石晶体.图6为合成的硅酸钙晶须的差热/热重(DSC/TG)曲线. 如图所示, 在室温至800 ℃范围内的DSC曲线没有出现放热或吸热峰, TG曲线均无变化, 没有晶型转变和失重现象发生, 说明合成的硅酸钙晶须具有较高的热稳定性.3 结论采用酸水解、碱活化改性、水热合成等方法实现了稻壳资源化综合利用. 稻壳经硫酸3次水解制备木糖, 当硫酸浓度为7%(质量分数)、固液比(g/mL)为1∶8、反应时间2.0 h时, 一次水解、二次水解和三次水解的木糖收率(Y1/Y2/Y3)和浓度(C1/C2/C3)都能达到最大值, Y1=98.5%, C1=3.6%; Y2=85.4%, C2=6.3%;Y3=76.6%, C3=9.0%. 采用15 mL 8%NaOH稀碱溶液活化改性制得的电容炭(AC/15)的比电容值最大, 为77.32 F/g, 而且具有较好的倍率性和循环稳定性. 水热合成的硅酸钙晶须为扫帚状针钠钙石晶须. 本文工作可为稻壳资源化综合利用提供参考.参考文献【相关文献】[1] Wobiwo F. 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《水稻OsVDAC4与其互作蛋白功能的初步研究》

《水稻OsVDAC4与其互作蛋白功能的初步研究》一、引言水稻作为全球最重要的粮食作物之一，其生长与发育过程中的分子机制一直是科研人员关注的焦点。

OsVDAC4是水稻中一种电压依赖性阴离子通道蛋白（Voltage-Dependent Anion Channel，VDAC），它在细胞膜上扮演着重要的角色，参与细胞物质交换和能量代谢等过程。

近年来，随着生物信息学和蛋白质组学技术的发展，越来越多的研究开始关注OsVDAC4与其他蛋白质的互作关系及其在植物生长发育中的功能。

本文旨在初步探讨水稻OsVDAC4与其互作蛋白的功能，为进一步揭示水稻生长发育的分子机制提供科学依据。

二、材料与方法2.1 材料本研究所用材料为水稻品种日本晴的幼苗、根、叶等组织。

此外，还使用了生物信息学分析所需的基因组数据库、蛋白质组数据库等资源。

2.2 方法2.2.1 生物信息学分析利用生物信息学方法，对OsVDAC4基因及其编码的蛋白质进行序列分析、结构预测和功能注释。

同时，通过蛋白质互作数据库，筛选出可能与OsVDAC4互作的蛋白质。

2.2.2 蛋白质互作实验采用酵母双杂交、免疫共沉淀等技术，验证OsVDAC4与筛选出的互作蛋白质的相互作用。

2.2.3 功能验证通过转基因技术，构建OsVDAC4过表达和敲除的水稻植株，分析其在生长发育、抗逆性等方面的表现。

同时，对互作蛋白质的功能进行初步探究。

三、结果与分析3.1 生物信息学分析结果通过生物信息学分析，我们发现OsVDAC4基因编码一个具有典型VDAC结构的蛋白质，其序列在不同物种间具有较高的保守性。

此外，我们还发现OsVDAC4可能与一系列蛋白质存在互作关系，这些蛋白质涉及能量代谢、信号转导、逆境响应等多个生物学过程。

3.2 蛋白质互作实验结果酵母双杂交和免疫共沉淀实验结果表明，OsVDAC4与多个蛋白质存在相互作用。

其中，某些互作蛋白质是已知的能量代谢相关蛋白，如ATP合酶等；而另一些则是未知的蛋白质，可能具有新的生物学功能。

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㊀第44卷第9期煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报Vol.44㊀No.9㊀㊀2019年9月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYSep.㊀2019㊀移动阅读佘臣杰,唐婕琳,何环,等.Desulfuromonas alkenivorans S -7联合稻壳处理酸性重金属废水[J].煤炭学报,2019,44(9):2851-2858.doi:10.13225/ki.jccs.2018.1114SHE Chenjie,TANG Jielin,HE Huan,et bining Desulfuromonas alkenivorans S -7with rice husk to treat acid heavy metal wastewater[J].Journal of China Coal Society,2019,44(9):2851-2858.doi:10.13225/ki.jccs.2018.1114Desulfuromonas alkenivorans S -7联合稻壳处理酸性重金属废水佘臣杰1,唐婕琳1,何㊀环1,2,张㊀朦1,童㊀丽1,唐㊀俊3,陶秀祥1,2(1.中国矿业大学化工学院,江苏徐州㊀221116;2.中国矿业大学煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室,江苏徐州㊀221116;3.中国矿业大学安全工程学院,江苏徐州㊀221116)摘㊀要:为了研究硫酸盐还原菌和稻壳联合生物反应器在重金属废水处理中作用及机理㊂利用实验室前期分离鉴定的硫酸盐还原菌Desulfuromonas alkenivorans S -7联合填充稻壳柱式生物反应器处理人工合成酸性重金属(Fe 3+,Mn 2+,Cr 6+)废水㊂比较了废水处理过程中理化特性(pH ,E h ,E c )及3种重金属离子变化规律,并利用FT -IR 光谱仪分析了微生物和稻壳联合处理作用下重金属离子去除特性㊂研究结果表明:S -7能够明显提高酸性废水的pH ,20d 后pH 最终稳定在6．20左右,也能使反应体系维持在较高的还原环境并降低体系的电导率㊂S -7菌株对3种代表性离子都有一定的处理效果,对Fe ,Mn ,Cr 三种金属离子的去除效率分别为Fe>Mn>Cr ㊂反应器处理前期废水中离子的去除速率较快,后期由于离子共存对废水处理的影响使废水中金属离子浓度趋于平衡,出现动态制约平衡,S -7菌株对3种重金属离子的去除机制可能存在差异㊂处理后期由于Cr 6+浓度上升明显,增大了SRB 反应器中的重金属含量,明显影响SRB 反应器的稳定性能;稻壳填充对S -7菌株生长能够稳定维持SRB 反应器的厌氧环境,并且稻壳对金属离子去除也存在一定程度的物理吸附作用㊂FT -IR 分析表明:S -7菌体处理废水时会吸附Fe ,Mn ,Cr 离子,其中羟基㊁胺基㊁酰胺基及羧基是发生吸附作用重要的官能团;稻壳在处理重金属废水前后,稻壳的Si O Si 和羰基在处理重金属废水中可能发挥了作用㊂关键词:硫酸盐还原菌;生物反应器;重金属离子;傅里叶红外光谱(FT -IR )中图分类号:TD849㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0253-9993(2019)09-2851-08收稿日期:2018-08-18㊀㊀修回日期:2019-03-06㊀㊀责任编辑:韩晋平㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(51204184);国家大学生创新基金资助项目(201810290029)㊀㊀作者简介:佘臣杰(1997 ),男,安徽宣城人㊂E -mail:476975244@qq．com㊀㊀通讯作者:何㊀环(1981 ),男,湖南平江人,副教授,硕士生导师㊂E -mail:hehuan6819@cumt．edu．cnCombining Desulfuromonas alkenivorans S -7with rice husk to treat acidheavy metal wastewaterSHE Chenjie 1,TANG Jielin 1,HE Huan 1,2,ZHANG Meng 1,TONG Li 1,TANG Jun 3,TAO Xiuxiang 1,2(1.School of Chemical Engineering and Technology ,China University of Mining and Technology ,Xuzhou ㊀221116,China ;2.Key Laboratory of Coal Process-ing and Efficient Utilization ,Ministry of Education ,China University of Mining and Technology ,Xuzhou ㊀221116,China ;3.School of Safety Engineering ,Chi-na University of Mining and Technology ,Xuzhou ㊀221116,China )Abstract :To study the role and mechanism of sulfate-reducing bacteria and rice husk combined bioreactor in heavy metal wastewater treatment,the sulfate-reducing bacteria Desulfuromonas alkenivorans S -7isolated and identified inthe laboratory was combined with a rice husk column bioreactor to deal with the synthetic acid heavy metal (Fe 3+,煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2019年第44卷Mn2+,Cr6+)wastewater.The physicochemical characteristics(pH,E h,E c)and changes of three heavy metal ions in wastewater treatment process were compared.Then the removal characteristics of heavy metal ions under the combined treatment of microorganism and rice husk were analyzed by FT-IR spectrometer.The results showed that S-7could sig-nificantly increase the pH of acidic wastewater,and the pH was finally stabilized at about6.20after20days.It could also maintain the reaction system in a high reduction environment and reduce the conductivity of the system.S-7strain had a certain treatment effect on three representative ions,and the removal efficiency of Fe,Mn and Cr metal ions was Fe>Mn>Cr,respectively.At the early stage,the removal rate of metal ions in the wastewater treated by the reactor was relatively fast,but at the later stage,due to the influence of metal ions coexistence on the wastewater treatment,the concentration of them in the wastewater tended to balance,and a dynamic restriction balance appeared.The removal mechanism of the three heavy metal ions in the S-7strain may be different.In the later stage of treatment,the concen-tration of Cr6+increased significantly,which increased the heavy metal content in SRB reactor and significantly affected the stability of SRB reactor.Rice husk filling could maintain the stable anaerobic environment of SRB reactor for the growth of S-7strain,and the rice husk also had a certain degree of physical adsorption effect on the removal of metal ions.FT-IR analysis showed that S-7bacteria adsorbed Fe,Mn and Cr ions when treating wastewater,and the hydrox-yl,amine,amide and carboxyl groups were important functional groups for adsorption.The Si O Si and carbonyl groups of rice hull may play a role in the treatment of heavy metal wastewater.Key words:sulfate reducing bacteria;bioreactor;heavy metal ions;Fourier Transform Infrared Spectroscopy㊀㊀煤炭开采筛选过程中会排放大量矸石,在风化㊁雨水淋滤㊁地表水浸泡以及微生物催化氧化作用下矸石山中金属离子和硫化物会溶出进入周边土壤和地下水形成酸性废水[1-3]㊂酸性废水的形成不仅对矿区周围生态环境造成严重污染,也对长期生活在矿区周围的居民造成了极大危害[4-5]㊂目前治理矿区煤矸石对环境造成的污染主要方法有物理法㊁化学法㊁微生物法[6-7]㊂利用微生物去除酸性废水中的重金属离子是当前治理污染实现矿区生态修复的研究方向之一[8]㊂方迪等[8]通过在小型CSTR反应器中添加硫酸盐还原菌(sulfate reducing bacteria,SRB),发现在pH=2．6~4．3条件下,SRB对重金属离子均具有较好沉淀效果㊂MARIA等[9]通过收集SRB菌生长过程中产生的H2S使之达到可用于处理AMD废水沉淀重金属离子的适宜浓度㊂也有研究者利用含有稻草和SRB的活性污泥的生物反应器处理回收酸性重金属废水中的Cu2+和Zn2+,回收率分别达到97%和87%[10]㊂稻壳是一种具有较好比表面积和体积的农业废弃物,具有成为载体材料的良好条件㊂李娟等[11]利用农业稻壳固定硫酸盐还原菌处理含镍废水,镍脱除效率达到95%㊂SRB通过异化作用将酸性废水中的硫酸盐还原成硫化氢,H2S进一步与废水中的金属离子发生反应并生成溶度积更小的金属硫化物沉淀㊂由于SRB外壳含有的羟基和羧基具有一定的缓冲作用,因此还原SO2-4产生硫化氢的过程中能够使废水的pH升高从而使部分金属离子形成氢氧化物沉淀[12-13]㊂研究表明SRB菌体外壳含有某些基团使菌体外壳带负电荷,从而能够吸附带正电的金属离子;吸附于细胞表面的金属离子与细胞表面的某些酶结合后,可使细胞表面的金属离子转移至细胞内加以去除㊂而通过联合稻壳填充SRB反应器为SRB 菌株生长提供厌氧及寄居环境,可知稻壳填充对SRB 菌株生长能够稳定维持SRB反应器的厌氧,但稻壳对金属离子去除也存在一定程度的物理吸附作用[11]㊂笔者利用SRB菌株联合稻壳的简易生物反应器处理人工合成酸性重金属废水,分析酸性废水在处理过程中理化特性(E h,pH,E c)及金属离子(Fe,Mn, Cr)变化规律,并利用FT-IR分析稻壳和微生物联合处理作用下重金属离子的处理特性,分析SRB处理酸性重金属废水的金属沉淀的生物作用机制,希望通过这些研究为矸石山重金属污染治理提供理论支持㊂1㊀材料与方法1．1㊀菌株和培养基本试验采用的SRB菌株筛选自湖南湘潭某矸石山周边土壤,经分子生物学鉴定SRB菌属于Desulfu-romonas alkenivorans z种,命名为Desulfuromonas alken-ivorans S-7菌[14]㊂培养基基本组成如下:KH2PO4, 0．5g/L;NH4Cl,1．0g/L;Na2SO4,0．5g/L;60%乳酸钠,4．0g/L;CaCl2㊃2H2O,1．0g/L;MgSO4㊃7H2O, 2．0g/L;酵母提取物1．0g/L;重金属废水中金属离子质量浓度(Fe3+60mg/L,Mn2+25mg/L,Cr6+ 60mg/L),调节培养基初始pH=3．0ʃ0．2㊂在接S-72582第9期佘臣杰等:Desulfuromonas alkenivorans S -7联合稻壳处理酸性重金属废水菌入反应器前,需对S -7菌株重复扩培3次以上保证SRB 菌数量达到要求㊂1．2㊀重金属酸性废水的生物处理柱式反应器装置如图1所示㊂该反应器内径14．0cm,高15．0cm,有效容积2．0L,反应器在使用前需用3．0mol /L HNO 3浸泡72h,并用去离子水进行漂洗㊂填充稻壳取自湖南某大米加工厂,将稻壳洗净㊁晾干,灭菌置于105ħ干燥后填充满整个反应器,从反应器顶部充入高纯氮(99．99%),维持反应体系前期的无氧状态㊂试验中采用恒流蠕动泵从反应器顶部进重金属废水,通过循环水控温(30ʃ1)ħ㊂图1㊀柱式反应器示意Fig．1㊀Schematic diagram of column reactor1 废水储存器;2 出水阀;3 恒流泵;4 入料阀;5 反应器;6 夹套;7 喷淋头;8 微生物加样咀;9 取样咀;10 滤膜;11 入池阀;12 出水阀;13 回水阀;14 循环恒温水槽;15 回水阀;16 回收池出水阀;17 pH 值检测装置;18 氧化还原点位E h 检测装置;19 电导率E c 检测装置;20 数据分析终端;21 废水回收池本试验共设置2组试验:一组为接种SRB 微生物组,另一组为空白对照组(仅填充稻壳),并设置3组平行试验㊂试验组添加培养至对数生长期的S -7菌,接种量为10%,空白组则只添加灭菌培养基,将填充满稻壳的两组反应器通过蠕动泵加入2L 培养液,其中试验组反应器中SRB 菌培养液30ħ恒温培养4d㊂试验组及空白组反应器中分别持续添加含混合重金属(Fe 3+,Mn 2+,Cr 6+)合成废水㊂合成废水需每天在无菌条件下制备,并通入高纯氮(99．99%)10min 驱除氧气,然后通过恒流泵以100mL /d 的恒定流量从反应器顶部连续泵入反应器中处理㊂每天从反应器底部取样口取100mL 已处理的酸性废水样以维持SRB 反应器总体积不变,试验组S -7菌液则通过流加法保证细菌浓度维持在同一数量级,尽量减少细胞浓度变化的影响㊂1．3㊀样品采集和分析每天从试验组与对照组中取5mL 样品用于分析反应器中处理液pH㊁氧化还原电位(E h )㊁电导率(E c )㊂每天取少量样液10000rad /min 离心分离后取上清液,用1mol /L 硝酸处理后(防止金属沉淀或者吸附于细胞表面)采用原子吸收光谱(TAS -986,北京普析通用)测定淋溶液中3种代表性金属离子(Fe,Mn 和Cr)浓度㊂从处理20d 的SRB 反应器中取部分微生物组及空白对照组稻壳样品,真空冷冻干燥8h,研磨成粉末;并从反应器中取酸性废水处理液于4000rad /min 离心2min 收集沉淀,取离心后的上清液于10000rad /min 离心10min 收集细胞,将收集的沉淀㊁细胞经真空冷冻干燥后,采用KBr 压片法制样,用傅里叶红外光谱仪(Nicolet Nexus 670,Ther-mo Electron,Waltham,Massachusetts)对样品进行分析,测定光谱为4000~400cm -1㊂2㊀结果与讨论2．1㊀S -7菌株和稻壳联合处理重金属废水理化特性分析㊀㊀SRB 联合稻壳处理酸性废水的pH,E h 和E c 变化曲线如图2所示㊂图2(a)为pH 变化曲线,整体上看试验组SRB 反应器培养液pH 比空白组pH高㊂试验组酸性废水经处理前6d 其pH 呈下降趋势,可能是S -7正处于生长迟缓期,随后pH 整体呈上升趋势,处理8~11d 反应器中菌体进入对数生长期,pH 上升较明显,这与体系发生还原反应产生了大量的溶解性硫化物例如H 2S 等,碱性条件下H 2S 起到中和作用,而酸性条件下H 2S 较容易从溶液中释放出来导致pH 缓慢上升有关[15]㊂在11~14d,菌体进入稳定期pH 上升比较缓慢㊂在15~18d 后pH 基本维持稳定在6．20左右,18d 后略有下降趋势,这可能与S -7菌大部分处于衰退期或者SRB 反应器中H 2S 的浓度达到一定上限,H 2S 超过一定浓度对SRB 反应器中微生物有一定毒害作用[16]㊂研究表明pH 值决定着游离H 2S 在总硫化物(HS -+H 2S)中的比例,尤其当体系pH 值<7．0时,游离H 2S 的含量较大,其对SRB 有较强的抑制作用,使硫酸盐的还原速率较慢[17]㊂试验组尽管每天泵入SRB 反应器中的酸性合成废水pH =3左右,但SRB 反应器中整体pH 维持上升趋势,且最终基本稳定在6．20左右,这表明S -7处理酸性废水最大的优势在于可以提高废水的pH㊂而空白组SRB 反应器处理的酸性废水整体呈下降趋势,主要原因是空白组SRB 反应器中每天泵入酸性废水(pH =3582煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2019年第44卷3．0左右)逐渐降低反应器中pH㊂图2(b)为SRB 反应器处理酸性废水E h 的变化曲线,试验组SRB 反应器中E h 在处理第1~11d 整体呈下降趋势,最高下降至-360mV,表明试验组SRB 维持比较高的还原环境,有利于S -7菌的生长,且该阶段E h 波动比较大;试验组在处理后期(12~22d)E h 基本维持稳定㊂在试验组SRB 反应器中1~11d S -7细胞大量繁殖,由此可推测S -7菌株E h 值的波动是由细菌大量繁殖引起,越到后期(11~22d)E h 波动越小,SRB 菌株的还原能力越弱㊂空白组E h 整体也维持在-200mV 左右,可能原因是反应器通过联合稻壳填充及通入N 2维持反应器的厌氧环境㊂反应器中总离子浓度变化趋势的E c 曲线变化如图2(c)所示㊂试验组E c 在SRB 处理1~4d 明显升高,这与S -7菌在该阶段处于延滞期处理效果不明显基本一致㊂试验组在5~9d 电导率下降明显,而在11~22d 整体保持下降趋势,基本可认为SRB 反应器中电导率的下降与S -7菌处理重金属废水使重金属沉淀去除有关㊂图2㊀微生物组和空白对照组SRB 反应器中酸性废水pH,E h 和E c 变化曲线Fig．2㊀Variation curves of pH,E h and E c in acid waste water inthe SRB reactor of microbiome and sterile control group2．2㊀S -7菌株和稻壳联合处理重金属废水金属离子变化㊀㊀图3为反应器处理酸性废水中Fe 3+,Mn 2+和Cr 6+质量浓度变化曲线㊂由图3可知,微生物组和空白组淋溶液中3种金属离子质量浓度均有变化,其中Fe 3+处理效果最为明显,Mn 2+次之,Cr 6+变化最小㊂在处理前2d,3种金属离子含量整体呈上升趋势,可知S -7菌的还原作用并不明显㊂试验组Fe 3+质量浓度经S -7菌处理后最终质量浓度在0．72mg /L 左右,去除效果明显(运行10d,Fe 离子去除率达95%以上);Mn 2+处理质量浓度在5．20mg /L 左右(运行20d,Mn 2+去除率达79．2%),而Cr 离子经处理最终质量浓度在27．00mg /L 左右(其中Cr 6+在运行前5d,去除率达95%,后期Cr 6+处理并不明显)㊂对比试验组与空白组金属离子的变化,可知SRB 反应器中填充的稻壳对金属离子有一定的吸附作用㊂由图3(a)可知,Fe 3+在S -7菌处理前期(2~10d),其质量浓度快速下降到0．50mg /L 左右,处理效果明显,处理后期(11~20d)SRB 反应器中Fe 3+质量浓度基本维持稳定㊂空白组Fe 3+质量浓度随进样时间的增加整体呈上升趋势㊂试验组Mn 2+质量浓度变化趋势与Fe 3+质量浓度变化趋势基本一致,去除效果最佳时期为第2~10d㊂对比试验组与空白组Cr 6+金属质量浓度,可基本判断S -7菌株对Cr 6+去除效果并不明显㊂在处理第2~5d,S -7菌株仍对Cr 6+具有一定去除效果,但在处理第7~20d SRB 反应器中Cr 6+质量浓度逐渐上升,基本与空白对照组中Cr 6+质量浓度相近㊂由图3可知,前期废水中离子的去除速率相较于后期较明显,反应器处理后期由于离子共存对废水处理的影响使废水中金属离子质量浓度趋于平衡,从而出现动态的制约平衡[18]㊂动态制约平衡条件下很难将金属离子完全去除,因为当反应器中累积的离子浓度分别降到制约平衡浓度下限时,就会阻碍金属离子浓度继续下降㊂因此本试验金属离子去除效果较好的时间为前5d,而后期金属离子去除效果并不明显的原因可能是后期随着金属离子含量的增大,反应器中金属离子的累积浓度达到S -7菌株的致死浓度,从而减弱了菌株的还原能力㊂也有研究表明铜和锌的两者混合对微生物的毒性比单一重金属的毒性更加显著[19-20],因此试验中采用S -7菌株处理混合重金属废水,S -7菌株致死效应可能比较明显㊂由图3(c)可知,该SRB 反应器对Cr 6+的去除效果并不明显,可能原因在多种重金属离子存在条件下,S -7菌株处理金属的机制不一样,在Fe 3+,Mn 2+离子存在条件下,S -7菌株优先处理Fe 3+,Mn 2+离子,或者高浓度4582第9期佘臣杰等:Desulfuromonas alkenivorans S-7联合稻壳处理酸性重金属废水图3㊀微生物组和空白对照组SRB反应器酸性废水Fe,Mn和Cr离子质量浓度变化曲线Fig．3㊀Concentration variation curves of Fe,Mn and Cr in acid waste water in the column reactor of microbiomeand blank control groupCr6+的毒性使S-7菌株对Cr6+离子处理效果本身并不明显[21]㊂SRB菌株处理含Cr6+的重金属废水时若体系中含有Fe2+离子对SRB的代谢有促进作用,可利用Fe2+和S2-生成FeS,然后利用FeS的强还原性还原Cr6+为Cr3+生成氢氧化物快速沉淀,同时生成的FeS沉淀既对微生物无毒性,又可以降低体系中硫化物的浓度从而减弱毒性[22]㊂也有可能反应器中的理化特性(尤其是pH),并不是处理Cr6+的最佳理化环境㊂同时根据目前的处理结果推测菌株S-7对3种离子的去除机制可能存在差异,有可能也存在离子共存效应,其具体原因有待进一步研究㊂2．3㊀S-7菌株和稻壳联合处理重金属废水FT-IR 光谱分析㊀㊀反应器处理酸性废水实验组及空白组中稻壳㊁细胞FT-IR图谱如图4所示㊂由图4可知,实验组及空白组稻壳两者出峰的位置并没有发生明显变化㊂其中实验组细胞在1650cm-1附近及实验组稻壳在1058cm-1附近的波峰吸光度均略微高于空白组,可能是由于两者之图4㊀实验组及空白组SRB反应器中稻壳及细胞FT-IR图谱Fig．4㊀FT-IR atlas of rice husk and cell in SRB reactor ofmicrobiome and blank control group间存在不同官能团振动导致㊂由于稻壳及S-7细胞中许多官能团吸收带对红外图谱都有贡献,容易导致某一波数振动下发生谱峰叠加,因此很难确定吸收峰准确的出峰位置及其边界㊂鉴于以上情况,实验组和空白组的稻壳㊁细胞之间并没有明显的出峰变化,因此采用曲线拟合方法利用Peakfit软件对已测的红外光谱进行分峰拟合㊂根据图4FT-IR的红外图谱,现将实验组及空白组的细胞㊁稻壳红外光谱在波数400~1800,2800~4000cm-1进行分峰拟合,稻壳分峰拟合图及细胞分峰拟合图分别如图5,6所示㊂㊀㊀图5(a),(b)为空白细胞红外光谱,3494cm-1宽吸收峰是羟基和胺基伸缩振动混合吸收峰,2850cm-1左右的峰主要是 CH3, CH2不对称/对称伸缩运动;1650cm-1处则是由C O伸缩振动引起的吸收峰(酰胺Ⅰ带),1540cm-1处的吸收峰是 NH2的剪式振动引起(酰胺Ⅱ带),可知这两个吸收峰是蛋白质的特征吸收峰㊂1455cm-1处的吸收峰是由 CH3不对称伸缩振动引起,而1165cm-1处的吸收峰则可能是细胞壁主要成分碳水化合物中C O键的伸缩振动;1102cm-1附近是C OH的伸展振动峰处理酸性重金属废水(Fe3+,Mn2+,Cr6+)后的S-7细胞红外分峰图谱如图5(c),(d)所示,对比Fe2(SO4)3, K2CrO7标准谱图,可知铁离子的特征吸收峰在1080cm-1附近,Cr2O2-7的特征吸收峰位于890cm-1附近㊂由图5(c),(d)可知,在1060cm-1处有一个凸尖的波峰可能就是Fe3+的特征吸收峰,则可说明S-7处理废水过程中铁离子吸附于细胞表面或者进入细胞内部,而实验组细胞图谱中890cm-1附近并没有明显的波峰,说明处理过程中铬离子并没有吸附参与到细胞内,这可能是反应器中Cr离子的处理效果不理想的原因所在㊂对比空白组细胞图谱,实验5582煤㊀㊀炭㊀㊀学㊀㊀报2019年第44卷图5㊀空白细胞(a,b)和试验组细胞(c,d)在400~1800和2800~4000cm -1的FT -IR 分峰结果Fig．5㊀Result points peak of FT -IR on 400~1800and 2800~4000cm -1of blank cells(a,b)and experimental cells(c,d)图6㊀空白对照组(a,b)和试验组稻壳(c,d)在400~1800和2800~4000cm -1的FT -IR 分峰结果Fig．6㊀Result points peak of FT -IR on 400-1800and 2800-4000cm -1of blank control group and experiment group rice husk组分峰图谱中部分吸收峰位置有发生偏移,这可能是菌体对金属离子的吸附起作用引起吸收峰发生偏移㊂在3400cm -1附近处羟基和胺基混合振动吸收峰增强,且纯菌株 O H 的伸缩振动向低波数移动94cm -1(3494cm -1到3400cm -1),这说明细胞在结合金属时O 原子参与络合Fe,Cr,从而使振动峰红移;而1650cm -1处(酰胺Ⅰ带),1540cm -1处(酰胺Ⅱ带)蛋白质特征峰的峰强均有增强,同时羟基和羧基也有可能参与了吸附㊂通过以上分析可以看出,S -7菌体处理重金属废水后,其表面吸附Fe,Mn,Cr 离子后,羟基和胺基混合峰都增强,酰胺Ⅰ峰和酰胺Ⅱ峰都有略微的红移现6582第9期佘臣杰等:Desulfuromonas alkenivorans S-7联合稻壳处理酸性重金属废水象,羧基也发生了红移,说明在吸附这3种金属离子时,羟基㊁胺基㊁酰胺基及羧基是发生吸附作用重要的官能团,但S-7对3种金属离子的处理机制可能存在差异㊂图6为稻壳的红外峰光谱,结合文献[23-25]相应波长处官能团的结果分析,原始稻壳在3433cm-1处出现的较宽吸收峰主要是由稻壳表面 OH和 NH2官能团的伸缩振动引起;2902cm-1处出现的峰是烷烃C H的伸缩振动峰;1650cm-1处为羰基官能团的伸缩振动峰;1520,1460cm-1吸收峰是芳香环烃类的不对称弯曲振动峰㊂由于组成稻壳的主要成分是纤维素,并且其中含硅量一般较高,所以1000~1100cm-1和800cm-1处的吸收峰主要是由Si O Si反对称和对称伸缩振动引起[22,24],推测1010cm-1处的吸收峰可能是SiO CH3的反对称伸缩振动引起㊂从试验组和空白对照组稻壳的FT-IR 及分峰结果可以看出,处理重金属废水前后,其红外吸收整体谱线变化不大,其吸收峰变化较明显位置主要集中在1060cm-1,1650cm-1处,说明稻壳的Si O Si和羰基在处理重金属废水中可能发挥了作用㊂3㊀结㊀㊀论(1)利用S-7菌株处理酸性重金属废水,能够明显提高酸性废水的pH㊂试验组在SRB反应器中每天持续添加pH3．0的酸性废水20d,酸性废水pH 最终稳定在6．20左右㊂S-7菌株对3种代表性重金属离子都有一定的处理效果,去除效率为Fe>Mn> Cr㊂(2)S-7菌株在吸附这3种金属离子时,羟基㊁胺基㊁酰胺基及羧基是发生吸附作用重要的官能团,但S-7对3种金属离子的处理机制可能存在差异㊂同时稻壳的Si O Si和羰基在处理重金属废水中可能也发挥了作用㊂稻壳填充SRB反应器不仅为S-7菌株生长提供厌氧及寄居环境,也对金属离子去除存在一定程度的物理吸附作用㊂参考文献(References):[1]㊀LI Wei,CHEN Longqian,ZHOU Tianjian,et al.Impact of coalgangue on the level of main trace elements in the shallow groundw-ater of a mine reclamation area[J].Mining Science andTechnology(China),2011,21(5):715-719.[2]㊀SILVA L F,WOLLENSCHLAGER M,OLIVEIRA M L.A prelimina-ry study of coal mining drainage and environmental health in the Santa Catarina region Brazil[J].Environmental geochemistry and health,2011,33(1):55-65.[3]㊀FAN Jingsen,SUN Yuzhuang,LI Xinyu,et al.Pollution of organ-ic compounds and heavy metals in a coal gangue dump of the gequan coal mine,china[J].Chinese Journal of Geochemistry, 2013,32(3):241-247.[4]㊀PAPIRIO S,VILLA-GOMEZ K D,ESPOSITO G,et al.Acid 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