项目名称: 生物电化学系统中硫化物与有机质的竞争与共代谢机理研究

项目编号: No.21307117

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 环境科学、安全科学

项目作者: 张宝刚

作者单位: 中国地质大学(北京)

项目金额: 25万元

中文摘要: 硫化物具有很强的毒性、还原性和腐蚀性,可导致水质恶化,并对厌氧水处理过程造成抑制,且其常与不同类型的有机物共存于土壤、水体等介质中。生物电化学系统可以在处理硫化物的同时收获电能,受到广泛关注,但对共存的有机质关注较少,有机质对硫化物氧化的影响机制尚不清楚。本项目拟以硫化物和典型环境有机物为复合基质,研究其在生物电化学系统中的竞争与共代谢机理,借助GC/MS、TOC仪、电化学工作站、离子色谱、XPS等分析两者随时间和空间的协同降解规律,采用PCR、DGGE等研究参与此过程的微生物群落,探讨典型微生物的生理生化特征,采用氨气、浓硝酸活化与电镀、电子束喷射等手段,对传统阳极材料进行改性,提高其抗硫化物污染性能,探究其与硫化物、微生物的相互作用机制,采用Matlab、Fluent等软件模拟降解过程,借鉴共代谢降解动力学理论,构建机理模型,为生物电化学系统协同处理硫化物与有机物提供理论支持。

中文关键词: 硫化物;生物电化学系统;微生物燃料电池;响应曲面法;

英文摘要: Sulfide is a typical kind of toxic, corrosive and malodorous pollutant which is commonly found in soil and water and coexists with different kinds of environmental organics. It can lead to deterioration of water quality, and the inhibition of anaerobic treatment processes. Bioelectrochemical systems (BES) can oxidize sulfide with energy recovery, thus receiving extensive attention nowadays, while little attention is concerned on the role of the coexisted organics. The mechanism of organic matters on sulfide oxidation has not been clarified. In this study, the mechanisms of the competition and cometabolism of sulfide and organics in BES will be investigated. The principles of collaborative degradation of sulfide and organics over time and space will be studied with GC/MS, TOC analyzer, electrochemical workstation, ion chromatography, XPS et al. By employing PCR, DGGE, the involved microbes will be discussed as well as the physiological and biochemical characteristics of the typical micro-organisms. Moreover, the anodic electrode will be activated by ammonia and nitric acid as well as deposited by electroplating and electron beam injection to improve its performance and evaluate the interactions among the electrode, microbes, and sulfide. Based on co-metabolic degradation kinetic theory, the specific degradation p

英文关键词: Sulfide;Bioelectrochemical systems;Microbial fuel cell;ResponsesSurface methodology;

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