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改性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究 被引量:5
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作者 陈壮 梁媛 +1 位作者 赵奔 周玲 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期779-788,共10页
通过硝酸铁浸渍改性制备改性芦苇生物炭,研究改性生物炭(FeBC500)和原始生物炭(BC500,BC,biochar)对Cr(Ⅵ)的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和Zeta... 通过硝酸铁浸渍改性制备改性芦苇生物炭,研究改性生物炭(FeBC500)和原始生物炭(BC500,BC,biochar)对Cr(Ⅵ)的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和Zeta电位等测试技术对材料进行表征并进一步探究吸附机理.结果表明,酸性条件下改性前后生物炭对Cr的吸附效果更优;与BC500相比,FeBC500提高了Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)的能力,改性后Cr(Ⅵ)的去除率由68.68%提高至94.52%,主要原因是Fe^(3+)作为电子穿梭体增强了生物炭和Cr(Ⅵ)之间的电子传递作用.改性前后生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合Freundlich方程和准二级动力学方程,表面吸附过程主要为化学多层吸附. 展开更多
关键词 芦苇生物炭 Cr(Ⅵ) 改性 硝酸铁 电子穿梭体
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石墨烯介导铁还原菌耦合针铁矿体系降解四氯化碳 被引量:1
2
作者 刘乔丹 李辉 刘勇弟 《华东理工大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期46-53,共8页
研究了氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)及双氧水改性还原氧化石墨烯(rGO(H__(2)O_(2)))3种石墨烯介导铁还原菌耦合针铁矿体系的铁还原过程以及该体系强化降解四氯化碳的机理。结果表明:不同石墨烯均能有效促进铁还原菌还原针铁矿... 研究了氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)及双氧水改性还原氧化石墨烯(rGO(H__(2)O_(2)))3种石墨烯介导铁还原菌耦合针铁矿体系的铁还原过程以及该体系强化降解四氯化碳的机理。结果表明:不同石墨烯均能有效促进铁还原菌还原针铁矿和铁还原菌耦合针铁矿体系对四氯化碳的降解,其中rGO的促进作用最为显著,其机理主要与石墨烯表面的醌类等基团具有更强的电子传递能力、吸附态Fe(Ⅱ)浓度高及能生成还原能力强的次生铁矿蓝铁矿等因素有关。 展开更多
关键词 针铁矿 石墨烯 铁还原菌 电子穿梭体 还原脱氯
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腐殖质参与的卤代有机污染物厌氧降解研究进展 被引量:1
3
作者 胡煜 陈娟 +2 位作者 王沛芳 王超 高寒 《环境科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期212-220,共9页
近年来,多种卤代有机污染物(HOPs)已在陆域和水域环境中广泛检出,由于其具有较稳定持久、易富集放大、难降解去除等特性,HOPs导致的环境风险与生态系统健康危害已引起国际社会的广泛关注,而如何经济高效降解去除这类污染物是亟待解决的... 近年来,多种卤代有机污染物(HOPs)已在陆域和水域环境中广泛检出,由于其具有较稳定持久、易富集放大、难降解去除等特性,HOPs导致的环境风险与生态系统健康危害已引起国际社会的广泛关注,而如何经济高效降解去除这类污染物是亟待解决的关键科学和技术难题。微生物驱动的厌氧脱卤作用是HOPs降解的重要途径之一,但在自然环境下,这个过程通常非常缓慢。腐殖质作为天然大分子物质可参与HOPs厌氧降解作用,特别是其作为电子穿梭体通过加快电子传递提高HOPs的微生物降解效率,在污染环境修复中具有广阔的应用潜力。该文介绍了HOPs的污染特征与降解过程,探讨了腐殖质的理化特性及环境效应,重点阐释了腐殖质参与的HOPs降解过程及降解机制,并提出了现有研究不足和未来研究方向。 展开更多
关键词 卤代有机污染物 腐殖质 电子穿梭体 厌氧降解 降解机制
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2-羟基-1,4-萘醌介导Fe^(2+)-STPP厌氧还原对硝基酚 被引量:1
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作者 宣丽爽 秦传玉 +2 位作者 张成武 张婧懿 袁芳 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1148-1154,共7页
通过投加Fe^(2+)、三聚磷酸钠(STPP)、2-羟基-1,4-萘醌(LQ),研究了厌氧水体环境中三者对对硝基酚(PNP)还原转化的作用规律,探究了不同因素对LQ介导Fe^(2+)-STPP还原PNP的影响.结果表明,该实验体系在初始pH值为3~9时对PNP均有一定的还原... 通过投加Fe^(2+)、三聚磷酸钠(STPP)、2-羟基-1,4-萘醌(LQ),研究了厌氧水体环境中三者对对硝基酚(PNP)还原转化的作用规律,探究了不同因素对LQ介导Fe^(2+)-STPP还原PNP的影响.结果表明,该实验体系在初始pH值为3~9时对PNP均有一定的还原效果;改变STPP浓度对还原PNP几乎无影响;随着LQ浓度或Fe^(2+)浓度的增加,PNP的还原效果增强.机理研究表明,10min内Fe^(2+)迅速将电子转移给LQ,58.4%的LQ接受电子后生成非醌类副产物,其余部分LQ接受电子变成半醌自由基中间体再将电子转移给PNP.Fe^(2+)提供的电子仅有小部分用于PNP的还原,实验体系总体的电子利用率较低. 展开更多
关键词 二价铁 三聚磷酸钠(STPP) 2-羟基-1 4-萘醌(LQ) 电子穿梭体 对硝基酚(PNP)
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电子穿梭体对大肠埃希氏菌腐蚀行为的影响研究
5
作者 杨光明 孟俊臣 +2 位作者 林莉 范金龙 龚敏 《四川轻化工大学学报(自然科学版)》 CAS 2022年第5期16-24,共9页
以典型电子穿梭体核黄素(Riboflavin,RF)为研究对象,采用失重法和电化学方法,通过观测腐蚀形貌与分析腐蚀产物元素和物相组成,研究了RF对大肠埃希氏菌(Escherichia coli,Eoil)腐蚀行为的影响。循环伏安法结果表明:RF作为电子穿梭体,参与... 以典型电子穿梭体核黄素(Riboflavin,RF)为研究对象,采用失重法和电化学方法,通过观测腐蚀形貌与分析腐蚀产物元素和物相组成,研究了RF对大肠埃希氏菌(Escherichia coli,Eoil)腐蚀行为的影响。循环伏安法结果表明:RF作为电子穿梭体,参与了Eoil与电极之间的电子传递,且RF浓度越大,峰电流值越大。失重腐蚀试验表明:含RF体系中QT500-7球墨铸铁的失重腐蚀速率大于无RF体系,并且随着腐蚀时间的延长,含RF体系与无RF体系腐蚀速率的比值持续增大,说明RF对Eoil的腐蚀行为具有明显的促进作用。电化学测试结果表明:试验周期内,含RF体系的自然腐蚀电位比无RF体系低,QT500-7球墨铸铁的腐蚀倾向更大。浸泡8 d后,含RF体系的腐蚀电流约为无RF体系的5倍,电荷转移电阻R_(ct)约为无RF体系的1/3。因此,电化学测试结果和失重腐蚀试验结果相吻合;QT500-7球墨铸铁在Eoil影响下的腐蚀形态为点蚀,在Eoil和RF共同影响下的腐蚀形态为全面腐蚀。含RF体系的QT500-7球墨铸铁腐蚀产物中Fe和O元素的含量明显高于无RF体系,QT500-7球墨铸铁在含RF和无RF环境下的腐蚀产物主要成分均为Fe(OH)_(2)和α-FeOOH。 展开更多
关键词 大肠埃希氏菌 电子穿梭体 微生物腐蚀 QT500-7球墨铸铁 电化学方法
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腐殖质呼吸作用及其生态学意义 被引量:28
6
作者 武春媛 李芳柏 周顺桂 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期1535-1542,共8页
腐殖质呼吸是厌氧环境中普遍存在的一种微生物呼吸代谢模式。自1996年发现以来,日益成为生态学与环境科学领域的研究热点。在厌氧条件下,一些微生物能以腐殖质作为唯一电子受体,氧化环境中的有机质或者甲苯等环境有毒物质,产生CO2,参与... 腐殖质呼吸是厌氧环境中普遍存在的一种微生物呼吸代谢模式。自1996年发现以来,日益成为生态学与环境科学领域的研究热点。在厌氧条件下,一些微生物能以腐殖质作为唯一电子受体,氧化环境中的有机质或者甲苯等环境有毒物质,产生CO2,参与碳循环;同时,腐殖质呼吸作用产生的还原态腐殖质可以还原环境中的一些氧化态物质,如Fe(III)、Mn(IV)、Cr(VI)、U(VI)、硝基芳香化合物和多卤代污染物。因此,腐殖质呼吸能够影响环境中C、N、Fe、Mn以及一些痕量金属元素的生物地球化学循环,并且能够促进重金属以及有机污染物的脱毒,在水体自净、污染土壤原位修复、污水处理等方面具有积极作用。 展开更多
关键词 腐殖质呼吸 腐殖质还原菌 电子穿梭体 生态学意义
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电子穿梭体介导的微生物胞外电子传递:机制及应用 被引量:28
7
作者 马金莲 马晨 +2 位作者 汤佳 周顺桂 庄莉 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1833-1840,共8页
厌氧条件下微生物将电子传递给胞外电子受体的现象非常普遍,电子穿梭体(electron shuttle,ES)是介导胞外电子传递过程的重要途径之一,但其具体的机制尚未明晰。一部分微生物自身能分泌一些物质作为内生ES,另一部分微生物能利用天然存在... 厌氧条件下微生物将电子传递给胞外电子受体的现象非常普遍,电子穿梭体(electron shuttle,ES)是介导胞外电子传递过程的重要途径之一,但其具体的机制尚未明晰。一部分微生物自身能分泌一些物质作为内生ES,另一部分微生物能利用天然存在或人工合成的某些物质作为外生ES,并将其携带的电子传递至微生物胞外电子受体。ES介导微生物胞外电子传递的基本过程为:氧化态电子穿梭体(ES_(ox))接受电子变成还原态(ESred),ESred传递电子给胞外电子受体,自身再次氧化成ES_(ox),从而循环往复。本文重点介绍不同种类ES及其电子穿梭机制,以及ES的分子扩散、氧化还原电势及电子转移能力对胞外电子传递过程的影响。ES介导的胞外电子传递过程直接影响污染物转化和微生物产电,因此在污染修复及生物能源等方面具有重要的应用前景。 展开更多
关键词 胞外电子传递 电子穿梭体 氧化还原 污染物生物降解 生物能源
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电子穿梭体介导微生物还原铁氧化物的研究进展 被引量:19
8
作者 柳广飞 朱佳琪 +3 位作者 于华莉 金若菲 王竞 周集体 《地球科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A01期157-170,共14页
微生物还原铁氧化物矿物是铁元素生物地球化学循环的重要组成,而利用具有氧化还原活性的电子穿梭体介导生物产生的电子向矿物的传递,促进Fe(III)还原是生物还原含铁矿物的一种重要方式.基于对国内外相关研究成果的归纳整理,本文系统综... 微生物还原铁氧化物矿物是铁元素生物地球化学循环的重要组成,而利用具有氧化还原活性的电子穿梭体介导生物产生的电子向矿物的传递,促进Fe(III)还原是生物还原含铁矿物的一种重要方式.基于对国内外相关研究成果的归纳整理,本文系统综述了影响腐殖质、醌、硫物种、生物自分泌化合物及固相碳材料等不同类型电子穿梭体参与微生物还原转化铁氧化物的因素及介导电子传递机理,展望了电子穿梭体在环境地质科学研究中有待进一步解决的问题. 展开更多
关键词 电子穿梭体 铁氧化物 腐殖质 铁还原微生物 地球化学
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电子穿梭物质对异化Fe(Ⅲ)还原过程的影响 被引量:13
9
作者 孙丽蓉 曲东 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2007年第4期192-198,共7页
选择采自吉林(JL)、四川(SC)、江西(JX)和浙江(ZJ)的水稻土样品,采用微生物混合培养和土壤泥浆厌氧恒温培养的方法,研究了电子穿梭物质蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对异化铁还原的影响。用Logistic方程对异化铁还原过程进行模拟,并对异化铁... 选择采自吉林(JL)、四川(SC)、江西(JX)和浙江(ZJ)的水稻土样品,采用微生物混合培养和土壤泥浆厌氧恒温培养的方法,研究了电子穿梭物质蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对异化铁还原的影响。用Logistic方程对异化铁还原过程进行模拟,并对异化铁还原特征及Fe(Ⅲ)还原的最大累积量(a)、反应速率常数(c)、最大反应速率(Vmax)等参数进行了比较。结果表明,在微生物混合培养试验中。添加AQDS能够明显加速Fe(Ⅲ)的还原,随着AQDS浓度的增大,Fe(Ⅱ)产生的速率越大,且在铁还原反应中不同来源微生物对AQDS的敏感性不同。在土壤泥浆培养中,添加AQDS可明显增大Fe(Ⅱ)累积量,并且随着AQDS浓度增大,在JX和ZJ水稻土中表现出a值不断增大,其中JX水稻土的增加幅度最大,而JL和SC水稻土的a值则随AQDS浓度增大而减小;除JL水稻土外,其他水稻土中铁还原速率常数均随着AQDS浓度的增加呈先增加后降低的趋势,表明过量的AQDS对土壤中的铁还原反应具有一定的毒害作用。试验证明AQDS不仅能促进微生物对土体中易还原氧化铁的还原,而且也能使部分较难还原的晶体氧化铁被还原。 展开更多
关键词 电子穿梭物质 异化铁还原 水稻土
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天然有机质对环境污染物的转化过程的介导作用 被引量:17
10
作者 陈蕾 超峰 +1 位作者 王郑 曹世玮 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2013年第7期1244-1249,共6页
天然有机质因自身的结构特点而参与着光化学反应与醌呼吸过程,并通过这两个重要过程对生态系统中营养元素及矿物元素的物质循环起着十分重要的作用。天然有机质对环境污染物转化的影响早已受到关注,然而其中的影响机制尚未明晰。近年来... 天然有机质因自身的结构特点而参与着光化学反应与醌呼吸过程,并通过这两个重要过程对生态系统中营养元素及矿物元素的物质循环起着十分重要的作用。天然有机质对环境污染物转化的影响早已受到关注,然而其中的影响机制尚未明晰。近年来已有一些研究者发现天然有机质的光化学过程及醌呼吸过程与污染物的转化之间存在着耦合作用,因而对此方面的研究进行了系统性的综述,阐明了天然有机质的光化学过程与醌呼吸过程对环境污染物转化的影响及可能的机制,并强调天然有机质在光化学过程中作为"高活性反应微区"以及在醌呼吸过程中作为"电子穿梭体"对环境污染物的转化起着关键的作用。因此作者提出了天然有机质对环境污染物的转化起着介导的作用,并推测该介导作用是天然有机质影响污染物环境行为及生物效应的重要机制之一,也是污染物在天然环境中消减与解毒的重要途径。今后应加强对天然有机质介导环境污染物转化的机制的研究,明确该机制在污染物自然消减过程中的作用大小,同时可基于此机制发展一些如有机质含量丰富的湿地系统等环境污染控制与修复技术。 展开更多
关键词 天然有机质 活性物种 电子穿梭体 有机污染物 环境转化
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利用微生物燃料电池研究Geobacter metallire ducens异化还原铁氧化物 被引量:10
11
作者 周良 刘志丹 +3 位作者 连静 李福生 杜竹玮 李浩然 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期2398-2403,共6页
微生物异化还原金属氧化物的过程中,关键问题是微生物如何把电子传递给最终的固态电子受体.利用新颖的微生物燃料电池体系,可以更细致、准确地研究这一胞外电子传递过程.实验结果表明在Geobactermetallireducens还原铁氧化物过程中,直... 微生物异化还原金属氧化物的过程中,关键问题是微生物如何把电子传递给最终的固态电子受体.利用新颖的微生物燃料电池体系,可以更细致、准确地研究这一胞外电子传递过程.实验结果表明在Geobactermetallireducens还原铁氧化物过程中,直接接触是一种重要的电子传递方式;而电子传递中间体,在金属氧化物表面完全被微生物细胞覆盖后,也即在金属氧化物表面形成成熟的生物膜后,其加速电子传递速率的作用减弱. 展开更多
关键词 异化还原 电子传递 微生物燃料电池 电子传递中间体
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基于三维荧光光谱特征研究土壤腐殖质氧化还原特性 被引量:15
12
作者 姜杰 李黎 孙国新 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2002-2007,共6页
以国际腐殖质协会腐殖酸和实验室提纯腐殖酸为研究对象,发现被H2还原前后腐殖酸的三维荧光光谱明显不同,但有共同的变化趋势:还原态腐殖酸的三维荧光光谱图的波峰荧光强度均明显低于还原前,说明腐殖酸还原过程有类似π-π*化学键断开的... 以国际腐殖质协会腐殖酸和实验室提纯腐殖酸为研究对象,发现被H2还原前后腐殖酸的三维荧光光谱明显不同,但有共同的变化趋势:还原态腐殖酸的三维荧光光谱图的波峰荧光强度均明显低于还原前,说明腐殖酸还原过程有类似π-π*化学键断开的结构变化.对苯醌是腐殖酸氧化还原醌基官能团的代表化合物,将其还原前后与腐殖酸还原前后的荧光光谱对比,发现两组变化趋势一致,这一发现是利用荧光特性量化腐殖质氧化还原官能团的基础.利用铁氰化钾测定腐殖酸的得失电子能力,发现不同土壤提纯的腐殖酸得失电子能力有一定差别:鹰潭土壤腐殖酸和桃源土壤腐殖酸在原态下对三价铁的还原能力都较弱,分别为0.998和0.465 meq.g-1C(原态转移电子数);但还原后得电子数(还原态转移电子数减原态转移电子数)分别为3.384 meq.g-1C(鹰潭土壤腐殖酸)和1.187 meq.g-1C(桃源土壤腐殖酸).鹰潭土壤腐殖酸具有较高的得电子数,与其具有较高荧光峰值这一结果互相支持.结合得失电子能力测定,利用光学分析方法,量化官能团,预测氧化还原反应进程,使三维荧光光谱法测定土壤有机质的氧化还原性在实际应用中具有广阔的前景. 展开更多
关键词 土壤腐殖质 对苯醌 氧化还原 电子载体 三维荧光
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腐殖质电化学特性及其介导的胞外电子传递研究进展 被引量:14
13
作者 蔡茜茜 袁勇 +2 位作者 胡佩 周顺桂 唐家桓 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期996-1002,共7页
腐殖质是环境中广泛存在的富含醌基、非均相的天然有机混合物,是土壤中的主要电活性物质,在环境微生物驱动的电子转移过程有重要作用.本文介绍了腐殖质氧化还原活性及其电子转移能力的表征方法,并详细对比了不同测定方法的优缺点;阐述... 腐殖质是环境中广泛存在的富含醌基、非均相的天然有机混合物,是土壤中的主要电活性物质,在环境微生物驱动的电子转移过程有重要作用.本文介绍了腐殖质氧化还原活性及其电子转移能力的表征方法,并详细对比了不同测定方法的优缺点;阐述了腐殖质介导的胞外电子传递胞外电子传递过程,其本质是环境微生物以腐殖质作为电子受体,氧化环境中的有机小分子物质,并偶联能量的产生和支持菌体的生长,形成一种新型厌氧呼吸形式——腐殖质呼吸;腐殖质呼吸作用产生的还原态腐殖质可以还原环境中的一些氧化态污染物质,如重金属、有机污染物和有机染料等.此外,腐殖质也可以介导微生物与固体电极间的电子传递,从而促进生物电化学系统中的生物电流产生.由于腐殖质介导的微生物胞外电子传递机制复杂,未来将主要通过现代光学和蛋白组学等最新技术来研究微生物胞外电子传递过程以及其与腐殖质的相互作用机制;此外,采用醌基修饰等方法增强腐殖质的电子转移能力,有望加速其介导的微生物胞外电子传递过程,以便将其应用于实际环境修复. 展开更多
关键词 腐殖质 电化学活性 可逆 电子穿梭体 胞外电子传递 胞外呼吸
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氧化还原介体在环境治理中应用研究进展 被引量:13
14
作者 陈延明 张华雨 +5 位作者 赵丽君 伍锡丛 许晴 牛春梅 廉静 郭建博 《河北工业科技》 CAS 2013年第4期266-271,共6页
对目前研究的氧化还原介体进行了分类,综述了氧化还原介体的研究进展,并指出了今后的研究方向,以提高氧化还原介体在催化生物降解污染物中的实际应用。
关键词 氧化还原介体 生物降解 电子传递
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A study of electron-shuttle mechanism in Klebsiella pneumoniae based-microbial fuel cells 被引量:10
15
作者 DENG LiFang LI FangBai +2 位作者 ZHOU ShunGui HUANG DeYin NI JinRen 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2010年第1期99-104,共6页
In microbial fuel cell (MFC), the rate of electron transfer to anode electrode is a key intrinsic limiting factor on the power output of MFCs. Using Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) strain L17 as biocatalyst, we ... In microbial fuel cell (MFC), the rate of electron transfer to anode electrode is a key intrinsic limiting factor on the power output of MFCs. Using Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae) strain L17 as biocatalyst, we studied the mechanism of electron shuttle via self-producing mediator in a cubic air-chamber MFC. To eliminate the influence of biofilm mechanism, the anode electrode was coated with microfiltration membrane (0.22 μm). Data showed that the microfiltration membrane coated and uncoated MFCs achieved the maximum voltage outputs of 316.2 and 426.2 mV after 270 and 120 h, respectively. When the medium was replaced in MFCs that had the highest power generation, the power output dropped by 62.1% and 8.8%, and required 120 and 48 h to resume the original level in the coated and uncoated MFCs, respectively. The results suggested an electron-shuttle mechanism rather than biofilm mechanism was responsible for electricity generation in the membrane coated MFC. Cyclic voltammetric measurements demonstrated the presence of an electrochemical active compound produced by K. pneumoniae strain L17, which was identified to be 2,6-di-tert-butyl-p-benzoquinon (2,6-DTBBQ) by GC-MS. 2,6-DTBBQ, as a recyclable electron shuttle, could transfer electrons between K. pneumoniae L17 and the anode electrode. 展开更多
关键词 肺炎克雷伯菌 微生物燃料电池 电子 机制 穿梭 微型燃料电池 电极涂层 基础
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Enhanced removal of Cr(Ⅵ) by biochar with Fe as electron shuttles 被引量:5
16
作者 Jingwen Xu Yongguang Yin +4 位作者 Zhiqiang Tan Bowen Wang Xiaoru Guo Xia Li Jingfu Liu 《Journal of Environmental Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第4期109-117,共9页
Biochar is extensively used as an effective soil amendment for environmental remediation.In addition to its strong contaminant sorption capability, biochar also plays an important role in chemical transformation of co... Biochar is extensively used as an effective soil amendment for environmental remediation.In addition to its strong contaminant sorption capability, biochar also plays an important role in chemical transformation of contaminant due to its inherent redox-active moieties.However, the transformation efficiency of inorganic contaminants is generally very limited when the direct adsorption of contaminants on biochar is inefficient. The present study demonstrates the role of Fe ion as an electron shuttle to enhance Cr(Ⅵ) reduction by biochars. Batch experiments were conducted to examine the effects of Fe(Ⅲ) levels,pyrolysis temperature of biochar, initial solution pH, and biochar dosage on the efficiency of Cr(Ⅵ) removal. Results showed a significant enhancement in Cr(Ⅵ) reduction with an increase in Fe(Ⅲ) concentration and a decrease of initial pH. Biochar produced at higher pyrolysis temperatures(e.g., 700°C) favored Cr(Ⅵ) removal, especially in the presence of Fe(Ⅲ), while a higher biochar dosage proved unfavorable likely due to the agglomeration or precipitation of biochar. Speciation analysis of Fe and Cr elements on the surface of biochar and in the solution further confirmed the role of Fe ion as an electron shuttle between biochar and Cr(Ⅵ). The present findings provide a potential strategy for the advanced treatment of Cr(Ⅵ) at low concentrations as well as an insight into the environmental fate of Cr(Ⅵ) and other micro-pollutants in soil or aqueous compartments containing Fe and natural or engineered carbonaceous materials. 展开更多
关键词 BIOCHAR electron shuttle Fe(Ⅲ) REDUCTION Cr(Ⅵ)
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吸收胞外电子的电活性微生物 被引量:6
17
作者 靖宪月 陈姗姗 周顺桂 《微生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期19-27,共9页
可吸收胞外电子的电活性微生物(Electroactive microorganisms,EAMs)可利用胞外固态载体的电子将二氧化碳或其他氧化态物质还原成胞外有机物、还原态无机物或自身生命活动所需的有机物。该类EAMs的出现拓宽了人们对微生物多样性的认识,... 可吸收胞外电子的电活性微生物(Electroactive microorganisms,EAMs)可利用胞外固态载体的电子将二氧化碳或其他氧化态物质还原成胞外有机物、还原态无机物或自身生命活动所需的有机物。该类EAMs的出现拓宽了人们对微生物多样性的认识,在生物质能合成、污染物治理与化学物质检测等方面具有重要的应用价值。本文介绍了代表性的可吸收胞外电子EAMs的物质转化与电能转化率等基本特性,重点阐述该类EAMs基于膜蛋白的直接吸收电子机制,及基于电子穿梭体的间接吸收电子机制,提出了其在微生物电合成系统与微生物传感器中的应用前景,并从EAMs机理研究、生物膜微观机制及工程应用的角度展望其今后的研究方向。 展开更多
关键词 电活性微生物 吸收电子机制 膜结合蛋白 电子穿梭体 电合成系统 微生物传感器
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河湖氧化亚氮(N_(2)O)温室气体的微生物还原作用研究进展 被引量:1
18
作者 宋康 邓闵 +2 位作者 森巴提·叶尔肯 王昱人 李露 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期929-938,共10页
氧化亚氮(N_(2)O)是强温室气体和破坏臭氧层的主要物质之一,河湖生态系统是人为活动导致N_(2)O排放的热点区域.含有nosZ功能基因的N_(2)O还原菌(N_(2)ORB)是唯一已知的N_(2)O还原微生物,在减少N_(2)O排放中起着至关重要的作用.先前的研... 氧化亚氮(N_(2)O)是强温室气体和破坏臭氧层的主要物质之一,河湖生态系统是人为活动导致N_(2)O排放的热点区域.含有nosZ功能基因的N_(2)O还原菌(N_(2)ORB)是唯一已知的N_(2)O还原微生物,在减少N_(2)O排放中起着至关重要的作用.先前的研究关注于河湖中N_(2)O的产生和排放过程及其影响因子,缺少对N_(2)O汇过程及其微生物还原作用的系统报道.本研究通过系统梳理发现,寒冷的北方地区和河湖局部位点,如底泥、水库深水层和水草区,广泛表现为N_(2)O的汇.非反硝化N_(2)ORB是N_(2)O的净汇,新发现的nosZⅡ型N_(2)ORB更加多样,其N_(2)O还原酶转位能量需求更低.相比于nosZⅠ型N_(2)ORB,nosZⅡ型N_(2)ORB还原N_(2)O的半饱和常数更低,对N_(2)O的亲和力更高,在利用环境中低浓度的N_(2)O时具有优势.内源电子供体对N_(2)O还原过程的影响受微生物自身代谢特性的影响,内源电子供给不足会减弱N_(2)O还原过程,然而部分完全反硝化菌株会优先进行N_(2)O还原.河湖系统中的胞外呼吸细菌和腐殖质等电子穿梭体,可以增加外源电子供给,从而促进N_(2)O还原.河湖系统中竞争性电子受体对N_(2)O的影响复杂,可以通过影响电子分配减弱反硝化细菌尤其是nosZⅡ型N_(2)ORB的N_(2)O还原性能,但也有发现并不会影响水体N_(2)O/NO_(3)-和纯菌培养系统稳定阶段的最低N_(2)O浓度.最后,温度、溶解氧浓度、pH和河流水力停留时间会通过改变N_(2)O还原酶活性和N_(2)O还原反应时间来影响河湖系统N_(2)O还原过程.未来应当加强对河湖系统中原位N_(2)ORB的生物动力学特征及其环境影响机制的探索,提高对环境中N_(2)O减排机制的理解,这对正确估算全球N_(2)O温室气体排放总量及其受全球变化的影响具有重要意义. 展开更多
关键词 氧化亚氮还原 河湖系统 基因型 动力学 电子供体 腐殖质 酶活性 电子穿梭体
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Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体的微生物燃料电池持续产电机制 被引量:5
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作者 邓丽芳 周顺桂 +3 位作者 张锦涛 庄莉 卢娜 张礼霞 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期2142-2147,共6页
阴极氧还原反应(ORR)是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的重要因素.采用双室MFC以Fe(Ⅲ)-EDTA为阴极液进行持续产电试验.结果表明,添加Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极液可显著加速氧还原反应速率,降低内阻,提高输出电压与功率.... 阴极氧还原反应(ORR)是影响微生物燃料电池(microbial fuel cell,MFC)性能的重要因素.采用双室MFC以Fe(Ⅲ)-EDTA为阴极液进行持续产电试验.结果表明,添加Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极液可显著加速氧还原反应速率,降低内阻,提高输出电压与功率.当阴极液中存在20.0mmol/L的Fe(Ⅲ)-EDTA时,电池内阻仅为300Ω,比对照降低了900Ω,其输出电压(1000Ω下)与功率密度可维持在200.1mV、16.0mW/m2左右,比不加的对照分别提高73.2%、70.1%.Fe(Ⅲ)-EDTA氧化再生与持续产电试验表明,Fe(Ⅲ)-EDTA可通过曝气氧化再生、循环利用,即Fe(Ⅲ)-EDTA可作为阴极电子穿梭体加速电子至氧气的传递.Fe(Ⅲ)-EDTA首先接受阴极电子被还原成Fe(Ⅱ)-EDTA,在阴极室充分曝气条件下,Fe(Ⅱ)-EDTA将电子传递给O2同时被氧化再生成Fe(Ⅲ)-EDTA,从而完成电子从电极传递到氧气的穿梭过程,MFC得以长期稳定运行.进一步优化试验显示,Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体强化MFC产电的适宜条件为:浓度20.0mmol/L、pH=5.0左右.在此条件下MFC的最大功率密度达100.9mW/m2. 展开更多
关键词 微生物燃料电池 电子穿梭体 Fe(Ⅲ)-EDTA 氧化再生 KLEBSIELLA PNEUMONIAE L17
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可溶有机质介导硝基芳香化合物降解研究进展 被引量:5
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作者 黄斌 顾丽鹏 +4 位作者 任东 胥志祥 刘君 马晓冬 潘学军 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期848-856,共9页
大量研究表明,可溶性有机质因自身的醌呼吸结构能够作为氧化还原体来催化转化多种有机和无机化合物,然而其影响机制尚未完全了解,因此需要更深层次的研究以阐明限制可溶性有机质介导化学和生物转化有机污染物的机理。本文以硝基芳香化... 大量研究表明,可溶性有机质因自身的醌呼吸结构能够作为氧化还原体来催化转化多种有机和无机化合物,然而其影响机制尚未完全了解,因此需要更深层次的研究以阐明限制可溶性有机质介导化学和生物转化有机污染物的机理。本文以硝基芳香化合物为例,全面阐述了其化学和生物降解机理以及可溶性有机质作为氧化还原电子穿梭体对其还原转化过程介导作用的研究进展;回顾了各种因素影响可溶性有机质催化转化硝基芳香化合物的效果,并寻求氧化还原效率较高的可溶性有机质促进污染物的消减,从而提高可溶性有机质对催化降解硝基芳香化合物的实际应用性。 展开更多
关键词 可溶有机质 氧化还原介质 电子穿梭 硝基芳香化合物
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