部分还原氧化石墨烯强化异化Fe(III)还原菌降解丁基黄药的作用机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51708561
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E1002.城市污水处理与资源化
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Xanthate collecters are a class of toxic refractory flotation reagents, residual xanthate in the flotation wastewater has caused serious harm to the ecological environment and human health. Dissimilatory iron-reducing bacteria have great advantage of degradation of toxic refractory organic pollutant and remediation of heavy metal. There have been few studies focusing on the enhanced degradation of pollutants by dissimilatory iron-reducing bacteria with PrGO as redox mediator. The influence factors, dynamical process for degradation of butyl xanthate are discussed, and the abilities of tolerance and immobilization heavy metal, degradation of butyl xanthate by dissimilatory iron-reducing bacteria mediated by PrGO are illustrated. Furthermore, the change of activities of NADH dehydrogenase, cytochrome C reductase, cytochrome C oxidase and EPS content are investigated in order to reveal mechanism for enhanced degradation of butyl xanthate by dissimilatory iron-reducing bacteria mediated by PrGO. A new method for efficiently treating floatation wastewater containing xanthate is proposed, and the method can efficiently degrade xanthate collectors. What is more, dissimilatory iron-reducing bacteria can use a variety of heavy metal ions as electron acceptors, which can be use for immobilization and harmless treatment of heavy metal ions in floatation wastewater. The results will provide theory basis for biological treatment of flotation wastewater, which has important scientific significance and potential application value.
黄药类捕收剂是一类有毒难降解浮选药剂,残留在浮选废水中的黄药给生态环境和人类健康造成了严重的危害。异化Fe(III)还原菌在降解有毒难降解污染物和修复重金属污染方面有很大优势。目前很少有部分还原氧化石墨烯(PrGO)作为氧化还原介体强化异化Fe(III)还原菌降解污染物的研究报道。本项目研究PrGO强化异化Fe(III)还原菌降解丁基黄药的影响因素、动力学,明确其抗重金属、固化重金属能力和对丁基黄药降解能力;研究NADH脱氢酶、细胞色素C还原酶、细胞色素C氧化酶活性和EPS变化,揭示PrGO强化异化Fe(III)还原菌降解丁基黄药的作用机理。提出一种高效处理黄药浮选废水新方法,该法不仅能快速降解浮选废水中的黄药捕收剂,而且异化Fe(III)还原菌还能利用重金属离子作为电子受体来固定及无害化浮选废水中重金属离子。项目实施将为生物法处理浮选废水提供理论依据,具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

结项摘要

残留在浮选废水中的黄药和重金属Cr(VI)给生态环境和人类健康造成了严重的危害。异化Fe(III)还原菌在降解有毒难降解污染物和修复重金属污染方面有很大优势。本项目从尾矿库底泥沉积物中分离出四株对丁基黄药具有高效降解能力和对铁具有较好还原能力的异化Fe(III)还原菌,并对其中一株铁还原能力最强的菌进行鉴定;采用一种环保的方法制备了氧化还原介体PrGO,揭示了制备条件对表面含氧基团和催化活性的影响;研究了PrGO强化异化Fe(III)还原菌降解丁基黄药的影响因素、动力学,揭示了其对丁基黄药的降解能力和抗重金属的能力;研究了异化Fe(III)还原菌同时降解浮选废水丁基黄药和还原固定重金属Cr(VI) 的能力。研究结果表明:PrGO可以显著提高异化Fe(III)还原菌降解丁基黄药的生物降解速率(降解速率常数是不加PrGO的3.5倍)。异化Fe(III)还原菌不仅可以高效降解浮选废水中的丁基黄药,而且还具有较好抗重金属、还原固定Cr(VI)的能力,Cr(Ⅵ)主要是以Cr2O3和Cr(OH)3沉淀从溶液中分离。最后揭示了PrGO作为氧化还原介体加速电子传递的机理和丁基黄药的降解机理:即PrGO作为氧化还原介体是通过电子传递链上的细胞色素C还原酶、NADH脱氢酶和EPS的响应,以及PrGO表面上的醌基和羟基的循环转换加速电子从异化Fe(III)还原菌到Fe(III)的传递速率,从而提高氧化还原速率。通过分析丁基黄药降解过程中的产物,推测出丁基黄药两种可能的降解机理。本项目提出的方法可以同时高效、快速去除浮选废水中的丁基黄药和重金属Cr(VI)复合污染。本项目的实施为生物法处理浮选废水提供了一种新思路,具有重要的环境效益和良好的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Biodegradation of Sodium Butyl Xanthate by Shewanella oneidensis MR-1 in the Presence of Cr(VI)
Cr(VI) 存在下 Shewanella oneidensis MR-1 对丁基黄原酸钠的生物降解
  • DOI:
    10.1089/ees.2018.0570
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Environmental Engineering Science
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Chen Shaohua;Li Shiying;Xiong Pan;Du Dongyun
  • 通讯作者:
    Du Dongyun
Degradation of ethylthionocarbamate by pyrite-activated persulfate
黄铁矿活化的过硫酸盐降解乙硫基氨基甲酸酯
  • DOI:
    10.1016/j.mineng.2018.03.022
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Minerals Engineering
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Chen Shaohua;Xiong Pan;Zhan Wei;Xiong Ling
  • 通讯作者:
    Xiong Ling
Biodegradation of ethylthionocarbamates by a mixed culture of iron-reducing bacteria enriched from tailings dam sediments
尾矿坝沉积物中富集的铁还原菌混合培养物对乙硫基氨基甲酸盐的生物降解
  • DOI:
    10.1007/s11771-018-3853-1
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Central South University
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Chen Shaohua;Sun Yan;Xiong Ling
  • 通讯作者:
    Xiong Ling
Characteristics of heterotrophic nitrification and aerobic denitrification bacterium Acinetobacter sp. T1 and its application for pig farm wastewater treatment
异养硝化和好氧反硝化细菌不动杆菌的特性。
  • DOI:
    10.1016/j.jbiosc.2018.07.025
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Bioscience and Bioengineering
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Chen Shaohua;He Shuyan;Wu Chenjie;Du Dongyun
  • 通讯作者:
    Du Dongyun
Chromium(VI) bioreduction and removal by Enterobacter sp. SL grown with waste molasses as carbon source: Impact of operational conditions
肠杆菌属生物还原和去除铬 (VI)。
  • DOI:
    10.1016/j.biortech.2019.121974
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Bioresource Technology
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Sun Yan;Lan Jirong;Du Yaguang;Guo Li;Du Dongyun;Chen Shaohua;Ye Hengpeng;Zhang Tian C.
  • 通讯作者:
    Zhang Tian C.

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  • 通讯作者:
    梁倩倩

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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