1,2,3-三氮唑和钯纳米颗粒修饰的聚砜膜抗生物污垢研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jeffzhangjf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
膜生物反应器(MBR)具有高效固液分离的优点而被广泛应用在各种污水处理。然而,此方法容易受到膜生物污染。在本论文中,我们研究了经过1,2,3-三氮唑基团和Pd纳米颗粒修饰的聚砜(PSU)膜(PSU-TriN-0%,PSU-TriN-23%,PSU-TriN-94%,PSU-TriN-Ions,PSU-TriN-NPs)分别在单细胞连续滴流生物膜反应器(DFR)和多细胞好氧膜生物反应器(AeMBR)中的抗生物膜污染效果。实验验证了1,2,3-三氮唑和Pd纳米颗粒修饰的膜的强抗生物膜能力,研究了该膜材料抗生物膜能力的机理,以期为后续的实际应用提供理论依据。主要研究结论如下:(1)透射电子显微镜显示Pd纳米颗粒均匀分布于PSU-TriN膜表面;在所有膜当中,PSU-TriN-Ions和PSU-TriN-NPs表面显示出最粗糙,其粗糙系数Ra分别达到56.8和56.9。接触角测量显示PSU-TriN-NPs亲水性最强,达到47.72±1.34°。(2)铜绿假单胞菌生物膜测试显示,1,2,3-三氮唑或金属Pd的存在能显著抑制该微生物的生长:激光共聚焦显微镜图片显示1,2,3-三氮唑或金属Pd修饰的膜上活细胞/死细胞比例均为小于1;而流式细胞仪结果与上述一致,PSU-TriN-0%上活细胞数量显著性多余其他修饰过的膜。在EPS测量中发现1,2,3-三氮唑或金属Pd的存在能显著抑制多糖和Pel的产生,但是实验结果显示蛋白含量并无显著性差异。PSU-TriN-0%分别在好氧中和厌氧中含有2.34±0.20μg/(mL.cm2)和3.25±0.26μg/((mL.cm2)多糖,显著性多余PSU-TriN-23%,PSU-TriN-49%,PSU-TriN-94%(t检验,P值均小于0.03);同样地,比较PSU-TriN-94%与PSU-TriN-Ions和PSU-TriN-NPs,发现PSU-TriN-NPs能进一步抑制多糖的产生,但是PSU-TriN-Ions不能。Pel的定量与多糖结果一致。本实验由于LB培养基的干扰,未能准确定量EPS中蛋白含量。(3)PSU-TriN-0%,PSU-TriN-94%和PSU-TriN-NPs膜的好氧膜生物反应器证明PSU-TriN-NPs具有良好的抗生物膜污染能力。TMP记录显示PSU-TriN-NPs的增长最缓慢,在其他膜到达到临界膜污染时仅有40 kpa(run 1)和10 kpa(run 2)。EPS测量显示PSU-TriN-NPs不仅能抑制多糖产生,同时也能降低蛋白的含量。在run 1和run 2中,PSU-TrIN-NPs上生物膜中多糖含量分别为48.14±10.72μg/cm2和5.86±0.48μg/cm2,明显低于对照膜。在run 1中,PSU-TriN-NPs上生物膜中蛋白浓度大约为34.14μg/cm2,显著性低于其他两种膜(PSU-TriN-0%和PSU-TriN-94%)(t值检验,P值分别为0.00和0.00),而run 2中,PSU-TriN-NPs上生物膜中蛋白浓度大约为4.40μg/cm2,其显著性低于被测试的对照膜PSU-TriN-0%(t值检验,P值等于0.00)。此外,ATP,AI-2定量结果证明PSU-TriN-NPs能抑制微生物的活细胞数量,减少生物膜基质中的群感效应分子。(4)生物膜中微生物群落结构分析揭示PSU-TriN-NP抗生物污垢原因。差异性分析显示,PSU-TriN-NPs与PSU-TriN-0%膜形成完全不相同的微生物群落结构(ANOSIM,run 1中,R=0.889和run 2中,R=0.815,P=0.1)。特别地,PSU-TriN-NPs在生物膜中占主导地位的Unclassified Acidobacteria GP4菌的相对丰度仅有12.4%,比低于对照PSU-TriN-0%膜上低35%。同样地,在run 2中,PSU-TriN-NPs比低于对照PSU-TriN-0%膜上低52%此外,在OUT水平上,Terrimonas lutea,Acinetobacter和Acidovorax等分别与微生物的粘附,生物膜的形成或基质内群感效应分子分泌相关的微生物均被1,2,3-三氮唑和Pd纳米颗粒存PSU-TriN-NPs膜抑制。
其他文献
本文通过大量室内试验对三大油田(陈堡油田、沙埝油田、码头庄油田)污水回注进行了充分论证,筛选了高效水质稳定剂,对污水处理和注水流程进行了精心设计,精心组织实施,陈堡油
绦虫是常见的人兽共感染寄生虫.绦虫排泄分泌物(ESP)是绦虫在感染过程中分泌/排泄并直接暴露于宿主免疫系统的产物,是最可能引起宿主免疫效应变化的原因之一.近年来大量研究
随着科技的不断进步,几乎所有行业对电力的需求都在逐渐增大,电力工业的发展也日新月异。然而,早期的输电铝导线已远远不能满足大负荷输电量的要求,因此,输电导线向高压化、
二十二家欧洲协会代表整个欧洲产业发布了题为《制定单一市场新协议》的联合声明.声明指出了欧盟协调标准如何巩固单一市场,提出了欧洲新产业战略框架下的新标准化协议.
期刊
氧化锌(ZnO)是一种具有六方纤锌矿晶体结构的宽禁带Ⅱ-Ⅵ族半导体材料。以其优良的物理特性,ZnO薄膜在众多领域得到了广泛的应用。本文主要通过一种低成本、简单易操作、适于
分析了国内外全位置自动焊机的优点,针对石油长输管线焊接安装的需要,研制出一种具有可移植性,能满足不同类型的焊接工作,且具有高性价比的全位置焊接自动控制系统。 论文主要
偏氯乙烯类(VDC)聚合物具有耐化学腐蚀、透明、阻隔性好等优点,工业上生产VDC类聚合物的反应机理均为传统的自由基聚合。传统自由基聚合具有“引发速率慢、增长速率快、容易发生
本论文研究针对食品中外源性添加物,主要是食品添加剂的安全使用问题,对如何实现食品中外源性添加物-食品添加剂的有效安全监测进行了探索性研究。   首先通过国内外大量有
学位
Physical exercise can minimize dysfunction and optimize functional motor recovery after stroke by mod-ulating cortical plasticity. However,the limitation of phy
当今人类社会经济高速发展、生活水平逐步提高,与此同时,我们也面临着化石能源日益枯竭、生态环境加速恶化的困境,结合煤、石油、天然气等一次能源仍旧占据能源供应主导地位的现