大肠杆菌在直流电场刺激作用下的生长机理研究

以钛网电极和铂网电极对培养瓶中大肠杆菌生长过程进行加电刺激,考察其在直流电场作用下的生长情况,并结合盐桥、循环伏安扫描、恒电流等技术对电场作用机理进行研究。结果表明,在电流密度为0.2275mA/cm2时,直流电场能有效促进大肠杆菌的生长,且随着电流密度的增大,菌体的生长速度逐步加快;当使用盐桥屏蔽电极反应产物时,单纯的离子电流对细胞的生长没有显著影响,水的阴极电解产物是促进微生物生长的主要因素。通过对析氢活性不同的铂网电极与钛网电极加相同电流密度0.0455mA/cm2的电场后,起促进生长作用的主要是阴极电解产物吸附氢和氢气,其中对摇瓶培养的细菌氢气的促进作用显著。     

生物膜电极法降解水中2-萘酚的影响因素

以2-萘酚为目标污染物,在对比电化学法和微生物法降解效果的基础上,研究了隔膜式电解体系中基体材料性质、电解池隔膜种类、温度和电流密度对生物膜电极法降解2-萘酚作用效率的影响.结果表明,生物膜电极法相比传统的电化学法和微生物法对2-萘酚类污染物的去除有一定优势,其作用效果与微生物生长状态有直接关系.以碳毡为基体的生物膜电极降解效果起始阶段优于钛网基生物膜电极,但一段时间后钛网基生物膜电极降解性能更稳定.阴离子交换隔膜电解池体系对2-萘酚的降解效果优于阳离子交换隔膜电解池体系,35℃条件下0.5 mA/cm²电流密度是最佳作用条件.     

阳极电沉积Ti/MnO2电极及其苯酚降解的电催化性能

应用阳极电沉积法制备钛基二氧化锰(Ti/MnO2)电极. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱（EDS）表征电极结构形貌. 用V~logi及苯酚降解实验优化电极制备工艺参数：在电流密度4 mA•cm-2、Mn2+离子浓度0.5 mol•L-1及温度70 ℃条件下阳极电沉积Ti/MnO2电极. 以苯酚为目标有机物,评价该电极电催化氧化性能,降解7h降解效率达49.6%.     

聚中性红膜修饰碳糊电极的电化学研究及其对维生素K3的检测

在一定温度下,以K2S2O8作引发剂,分别采用化学引发-电聚合和电引发-电聚合的方法制备了聚中性红膜修饰碳糊电极(PNR/CPE)。运用循环伏安法(CV)对修饰电极进行表征,并通过扫描电子显微镜(SEM)对聚合膜的表面形貌进行观察分析,推断了成膜的可能机理,探讨了最佳聚合条件。研究了维生素K3在该修饰电极上的电化学行为,并用差分脉冲伏安法(DPV)对其含量进行了测定。研究结果表明:经过化学引发后,中性红单体自由基增多,提高了成膜效率,此电极在NH3-NH4Cl溶液中对维生素K3有更好的电催化作用,其还原峰电流与浓度在2.0×10-6~1.2×10-4 mol/L范围内呈现出良好的线性关系,检出限为2.0×10-7 mol/L,回收率为94.7%~108.0%。     

TiO_2光电化学电池催化氧化甲基红

以钛基TiO2薄膜为光阳极,研究了光电化学电池中阳极光催化降解偶氮染料甲基红的动力学.结果表明,短接光电化学电池分隔了光催化过程的阴、阳极反应,有利于抑制光生载流子的复合,提高光催化氧化速率.相同实验条件下短路光电流越大,则甲基红降解速率越高.在基底和TiO2薄膜之间夹层SnO2得到组装电极Ti/SnO2/TiO2,进一步提高了光生载流子的分离效率;同时采用电化学阻抗谱(EIS)评价了电极的光催化性能.     

电化学聚合法制备聚中性红膜修饰电极及其应用

以正交试验法研究了影响电聚合中性红制备膜修饰电极的具体条件 ,通过较少次数的试验得到了最佳条件 ,并依此制得了聚中性红膜修饰电极。用抗坏血酸对其电化学性能进行了表征 ,该修饰电极对抗坏血酸有较强的催化氧化作用 ,氧化电流与抗坏血酸的浓度在 1 .0× 1 0 - 5mol/L～ 2 .5× 1 0 - 2 mol/L之间呈线性关系 ,相关系数r=0 .9994,氧化电位为 3 3 0mV ,比裸玻碳电极负移 2 3 0mV左右 ,而且电极重现性良好。     

聚中性红修饰玻碳电极的制备及其在抗菌药物有效性检测中的应用

采用电聚合法制备了聚中性红修饰玻碳电极(PNR/GCE),运用循环伏安法(CV)对修饰电极进行表征,并以CV图中的峰电流为指标,研究了中性红浓度、扫描段数、缓冲液pH值及支持电解质NaNO_3浓度对聚合过程的影响,筛选了最佳聚合条件。继而借助中性红可作为电子媒介体的特性,以E.coli为模型微生物,通过考察E.coli活性与抗菌药物浓度的关系,构建了一种新型体外药效检测的方法,用于抗菌药物有效性的快速检测。以中性红浓度0.5 mmol/L,扫描段数Segment 30,缓冲液pH 7.0,NaNO_3浓度0.5 mol/L为最佳电极修饰条件。选择菌悬液吸光度(OD_(600)) 0.5,反应时间40 min,以标准葡萄糖-谷氨酸溶液(GGA,BOD~(220))为营养物质,此时检测抗菌药物有效性的灵敏度最高。在最佳实验条件下,头孢哌酮、阿米卡星、庆大霉素、左氧氟沙星4种抗菌药物对E.coli的半数抑菌浓度分别为34.15、27.98、8.83、11.49 mg/L;作为抗革兰氏阳性菌的万古霉素对E.coli的抑菌效果较差。上述结果与经典纸片扩散法具有良好一致性。     

柴油催化氧化脱硫新技术

柴油催化氧化脱硫技术不需高温高压、不耗费氢气、设备投资少等优点,是一项很有前景的脱硫技术。本文介绍了柴油氧化脱硫的机理,重点概述了近年来国内外柴油催化氧化脱硫技术所取的最新成果,并分析了各种氧化脱硫体系的最佳工艺条件和各自的优缺点。     

利用两种微生物的协同作用进行柴油的深度脱硫

红串红球菌通过4S途径降解二苯并噻吩(DBT)产生 和2-羟基联苯(2-HBP). 和2-HBP的存在对红串红球菌的进一步脱硫有抑制作用, 加入脱 和2-HBP 的菌株可以解除 和2-HBP对红串红球菌脱硫反应的抑制, 使该反应继续向生成产物的方向移动, 从而提高其脱硫率. 在脱硫菌和专一性降解 的水解好氧菌(代号: PYS)的协同作用下可以使高浓度的DBT从1.142 mmol/L降到0.0468 mmol/L, 降解率达到95.9%, 比没有加PYS时提高32%的脱除率. 在油水比为1∶9的条件下, 可以将柴油中的硫从554 mg/mL降到306 mg/mL, 降解率达到44.8%.     

Pt/PAn/Ti电极的制备及对甲醛的电催化氧化

通过循环伏安的电化学方法在金属钛基体上先后进行苯胺的聚合和金属铂的电化学沉积,得到以金属钛为基体的聚苯胺载铂电极(Pt/PAn/Ti),并通过扫描电镜和循环伏安法对该电极进行了表征。通过研究甲醛在该电极上的电催化氧化行为,考察了载铂量对甲醛氧化效果的影响及PAn在电催化氧化甲醛的过程中所起的作用。结果表明,载铂量与甲醛的氧化有一定的关系,PAn的存在使得铂微粒分散程度更好,有效面积更大,与相同铂沉积量的Pt/Ti电极相比,甲醛在其上的正向扫描氧化峰电流密度增加了2.3倍,电位负移了40mV;反向扫描氧化峰电流密度增加了5倍,电位负移了30mV。同时,PAn的存在也增强了电极的抗中毒能力。     

H2S对NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3上二苯并噻吩和4,6-二甲基二苯并噻吩加氢脱硫反应的影响

 考察了H2S对NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3上二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(DMDBT)加氢脱硫反应的影响. 结果表明,H2S同时抑制DBT和DMDBT两种硫化物的加氢脱硫反应,并且对DBT的抑制作用更为明显. 对于NiW/Al2O3和CoMo/Al2O3两种催化剂,H2S抑制了DBT和DMDBT的直接脱硫路径活性; 对于CoMo/Al2O3催化剂上DBT转化中的加氢反应也有抑制作用,但促进了DMDBT转化中加氢反应的进行. NiW/Al2O3催化剂更易受H2S的影响.     

酸性离子液体萃取/催化二苯并噻吩氧化脱硫反应的优化

ö以Brönsted酸性离子液体N-甲基-2-吡咯烷酮磷酸二氢盐(\[Hnmp\]H₂PO₄)为萃取剂和催化剂,双氧水为氧化剂,二苯并噻吩(DBT)溶于正辛烷为模型油,利用正交实验法优化了DBT氧化脱硫反应工艺。所优化的反应条件为：反应温度60℃,模型油与离子液体体积比为1∶1,氧/硫摩尔比为16, 氧化时间5h;在此条件下模型油脱硫率达99.8%,实际柴油脱硫率为64.3%。由正交实验极差可知,各因素对DBT脱硫率影响的大小依次为：反应温度＞反应时间＞氧/硫摩尔比＞剂油比;离子液体循环利用6次,脱硫率下降不明显。     

二苯并噻吩在分散型钼催化剂和原位产生的氢存在下的加氢脱硫Ⅳ. 集总动力学(英)

研究了水／ 甲苯乳化液中二苯并噻吩（ 硫芴） 在分散型钼酸、磷钼酸和四硫代钼酸铵催化剂存在下的加氢脱硫反应． 反应在高压釜中于３４０ ℃及三种不同的气氛即Ｈ２ , Ｈ２／Ｈ２Ｏ 和ＣＯ／Ｈ２Ｏ（ＣＯ 和Ｈ２Ｏ 经水煤气转换反应（ ＷＧＳＲ） 产生原位氢） 的存在下进行． 用ＧＣ 和ＧＣＭＳ鉴定、分析了气体和液体产物的组成． 在此基础上,提出了包含直接氢解和加氢脱硫两个反应途径的硫芴加氢反应网络,并采用最优化法计算了反应网络的速率常数． 结果表明： 对所研究的９ 个反应体系,反应网络的模型预测值与试验值十分吻合; 加氢路径比氢解路径至少快１ 倍,硫芴的加氢比联苯的加氢快１ 倍,部分加氢的中间产物１ ,２ ,３ ,４四氢硫芴和１ ,２ ,３ ,４ ,１０,１１六氢硫芴的氢解比硫芴直接氢解快１０ 倍以上; 对硫芴的加氢脱硫反应,在分散型钼存在下,原位产生的氢比加入的氢气更为有效．     

Oxidative desulfurization of model diesel oil over Ti-containing molecular sieves using hydrogen peroxide

Three Ti-containing molecular sieves were studied in the oxidative desulfurization (ODS) of model diesel oil with hydrogen peroxide. Under optimal conditions, dibenzothiophene (DBT) conversion up to 80.6% and 42.6% could be obtained with Ti-HMS and Ti-MSU as catalysts, respectively. However, there is no activity in the sulfoxidation of DBT over TS-1. Effects of the TiO₂/SiO₂ ratio in Ti-HMS and reaction conditions, such as the reaction temperature, reaction time, n(H₂O₂)/n(S) on the sulfur removal were investigated.     

羧基功能化离子液体催化二苯并噻吩氧化脱硫

以羧基功能化离子液体1-甲基-3-羧甲基咪唑四氟硼酸盐([cmmim]BF₄)为催化剂和萃取剂,过氧化氢为氧化剂,催化氧化二苯并噻吩(DBT)。结果表明,当反应温度为60 ℃,O/S摩尔比为6,反应时间80 min时,DBT的转化率可以达到100%。离子液体回收重复使用四次,催化活性无明显下降。     

二苯并噻吩在分散型钼催化剂和原位产生的氢存在下的加氢脱硫 Ⅳ.集总动力学

研究了水/甲苯乳化液中二苯并噻吩(硫芴)在分散型钼酸、磷钼酸和四硫代钼酸铵催化剂存在下的加氢脱硫反应.反应在高压釜中于340℃及三种不同的气氛即H2,H2/H2O和CO/H2O(CO和H2O经水煤气转换反应(WGSR)产生原位氢)的存在下进行.用GC和GC-MS鉴定、分析了气体和液体产物的组成.在此基础上,提出了包含直接氢解和加氢脱硫两个反应途径的硫芴加氢反应网络,并采用最优化法计算了反应网络的速率常数.结果表明:对所研究的9个反应体系,反应网络的模型预测值与试验值十分吻合;加氢路径比氢解路径至少快1倍,硫芴的加氢比联苯的加氢快1倍,部分加氢的中间产物1,2,3,4-四氢硫芴和1,2,3,4,10,11-六氢硫芴的氢解比硫芴直接氢解快10倍以上;对硫芴的加氢脱硫反应,在分散型钼存在下,原位产生的氢比加入的氢气更为有效.     

二苯并噻吩在分散型钼催化剂和原位产生的氢存在下的加氢脱硫 Ⅱ.原位氢和分子氢的比较

研究了水/甲苯乳化液中二苯并噻吩(硫芴)在分散型钼酸、磷钼酸和四硫钼酸铵催化剂存在下的加氢脱硫反应.反应在高压釜中于340℃及三种不同的气氛即H2,H2/H2O和CO/H2O(CO和H2O经水煤气转换反应(WGSR)产生原位氢)的存在下进行.用GC和GC-MS鉴定、分析了气体和液体产物的组成.结果表明:对硫芴的加氢脱硫反应,在分散型钼酸和磷钼酸存在下,原位产生的氢比加入的分子氢更为有效.动力学研究结果表明:WGSR反应比硫芴的加氢脱硫反应快5～10倍,说明在原位氢存在下硫芴的加氢脱硫反应是速度控制步骤.总之,试验结果证实,在分散型催化剂和原位氢存在下的加氢过程是重油乳状液改质和破乳的有效方法.     

Catalytically induced electrokinetics for motors and micropumps

We have explored the role of electrokinetics in the spontaneous motion of platinum-gold nanorods suspended in hydrogen peroxide (H2O2) solutions that may arise from the bimetallic electrochemical decomposition of H2O2. The electrochemical decomposition pathway was confirmed by measuring the steady-state short-circuit current between platinum and gold interdigitated microelectrodes (IMEs) in the presence of H2O2. The resulting ion flux from platinum to gold implies an electric field in the surrounding solution that can be estimated from Ohm's Law. This catalytically generated electric field could in principle bring about electrokinetic effects that scale with the Helmholtz-Smoluchowski equation. Accordingly, we observed a linear relationship between bimetallic rod speed and the resistivity of the bulk solution. Previous observations relating a decrease in speed to an increase in ethanol concentration can be explained in terms of a decrease in current density caused by the presence of ethanol. Furthermore, we found that the catalytically generated electric field in the solution near a Pt/Au IME in the presence of H2O2 is capable of inducing electroosmotic fluid flow that can be switched on and off externally. We demonstrate that the velocity of the fluid flow in the plane of the IME is a function of the electric field, whether catalytically generated or applied from an external current source. Our findings indicate that the motion of PtAu nanorods in H2O2 is primarily due to a catalytically induced electrokinetic phenomenon and that other mechanisms, such as those related to interfacial tension gradients, play at best a minor role.     

Biodesulfurization of Model Compounds and De-asphalted Bunker Oil by Mixed Culture

In this study, complicated model sulfur compounds in bunker oil and de-asphalted bunker oil were biodesulfurized in a batch process by microbial consortium enriched from oil sludge. Dibenzothiophene (DBT) and benzo[b]naphtho[1,2-d]thiophene (BNT1) were selected as model sulfur compounds. The results show that the mixed culture was able to grow by utilizing DBT and BNT1 as the sole sulfur source, while the cell density was higher using DBT than BNT1 as the sulfur source. GC-MS analysis of their desulfurized metabolites indicates that both DBT and BNT1 could be desulfurized through the sulfur-specific degradation pathway with the selective cleavage of carbon–sulfur bonds. When DBT and BNT1 coexisted, the biodesulfurization efficiency of BNT1 decreased significantly as the DBT concentrations increased (>0.1 mmol/L). BNT1 desulfurization efficiency also decreased along with the increase of 2-hydroxybiphenyl as the end product of DBT desulfurization. For real bunker oil, only 2.8 % of sulfur was removed without de-asphalting after 7 days of biotreatment. After de-asphalting, the biodesulfurization efficiency was significantly improved (26.2–36.5 %), which is mainly attributed to fully mixing of the oil and water due to the decreased viscosity of bunker oil.