废气中H2S与VOCs的生物电强化协同去除及电子转移调控机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51878650
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The process of redox reaction is essentially the electron transfer process between the electron donor and the electron acceptor. A large amount of gases containing H2S and volatile organic compounds (VOCs) generate during the processes of sewage and sludge treatment. Both VOCs and H2S are electronic donors, and H2S loses electrons to produce sulfate. Under electric auxiliary conditions, sulfate, the oxidation product of hydrogen sulfide, can be used as an electron acceptor to oxidize VOCs to carbon dioxide, while as sulfate can be reduced to elemental sulfur. A novel technology on synchronous of H2S oxidation, sulfate reduction and VOC oxidation will be investigated during the bioelectrochemical reaction process of odors and VOCs co-treatment in this project. The oxidation products of H2S are utilized to oxidize VOCs to achieve the synergistic transformation of VOCs and H2S, while recovering sulfur resources. Stable and high efficient biological systems of H2S and VOCs synergistic transformation will be set up based on the research of the symbiotic relationship between sulfur-oxidizing bacteria, sulfate-reducing bacteria and VOC oxidation bacteria, as well as the influence of electrode material and current density on their performance. The project tries to construct a novel electrically augmentation bio-system for odors and VOC removal, establish the kinetics model of concerted reaction, determine optimum control conditions and strategies by studying the electrochemical behavior of H2S and VOCs on the surface of the electrode and their synergetic transformation processes, analyzing the variation characteristics in quantity and structures of functional microbial population in biological systems and exploring the mechanism and way of electronic transfer. This will benefit to lay a theoretical foundation for developing novel technology of odors and VOC purification.
氧化还原反应过程实质是电子供体和电子受体之间电子转移过程。污水、污泥的处理过程中,产生大量的H2S及挥发性有机物(VOCs)。VOCs和H2S均是电子供体,H2S失电子产生硫酸盐。电辅助条件下,H2S的氧化产物硫酸盐可作为电子受体,将VOCs氧化为二氧化碳,硫酸盐还原为单质硫。本研究结合H2S氧化、硫酸盐还原、VOCs氧化等生物-电化学反应过程,利用H2S的氧化产物氧化VOCs,实现VOCs和H2S的协同转化的同时,回收硫资源。研究硫氧化菌、硫酸盐还原菌与VOC氧化菌等功能菌的共生关系,构建高效的H2S与VOCs协同转化的生物体系,解析功能菌群落的结构和数量特征,揭示H2S与VOCs在电极界面的电化学行为及其协同转化过程。阐明电子转移机制及途径,建立协同反应动力学模型,确定H2S与VOCs的生物电强化协同去除最佳控制条件与策略,为研究开发同步去除恶臭与VOC的新型生物技术奠定理论基础。

结项摘要

针对污水、污泥处理过程产生的H2S及挥发性有机物,本研究构建高效稳定的H2S-VOCs协同转化电生物体系;考察VOC和H2S去除效果与影响因素,揭示其电极界面的电化学行为,阐明电子转移机制及途径。结果显示,构建的电生物系统不仅可以有效处理难降解VOC,而且有电能产生。H2S的氧化产物主要为硫酸盐。外加电压有助于苯的转化,辅助电压可以改变微生物的膜通透性,有助于VOC被细胞吸收和代谢。 施加电压为1.6V时,苯和甲烷的转化速率最高,达到41.59 mg•L-1•d-1 和 26.61mg•L-1•d-1。反应体系中硫化氢的氧化产物硫酸盐逐渐减少,其转化产物是硫离子和硫单质,电辅助体系硫酸盐生成硫单质的比例更高。Pseudomonas sp.,Stenotrophomonas sp.主导苯及硫的协同转化;Methylocaldum sp.,M. oxyfera参与甲烷厌氧氧化;Desulfovibrio sp., Desulfosporosinus sp. 与硫循环相关的微生物。微生物与电极的电子传递方式包括细胞色素C参与的直接传递以及利用电子穿梭体或腐殖质的间接传递。结合产物种类、产电现象、微生物群落和胞外电子传递功能基因分析,VOC与硫化氢的氧化产物硫酸盐转化的可能途径: VOC被氧化为甲醇等溶解性有机物和二氧化碳,释放电子;硫酸盐还原菌利用VOC氧化释放的电子,将硫酸盐还原为硫离子;脱氮硫杆菌将硫离子转化为硫单质或硫酸盐。将含硫恶臭物质氧化与VOC的生物-电化学转化两个反应过程结合,形成组合式生物-电化学反应器。厌氧氧化VOC无需提供氧气;电极材料及结构有利于电活性微生物附着生长和传递电子。含硫恶臭物质的氧化产物为VOC氧化提供氧化剂,同时,VOC为硫酸盐的还原提供碳源,实现VOC与含硫恶臭物质的协同处理。本项研究为开发同步去除恶臭与VOC新型生物技术奠定理论基础。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(3)
The identification, health risks and olfactory effects assessment of VOCs released from the wastewater storage tank in a pesticide plant
农药厂废水储罐释放VOCs识别、健康风险及嗅觉影响评价
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2019.109665
  • 发表时间:
    2019-11-30
  • 期刊:
    ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Yang, Kaixiong;Wang, Chen;Li, Lin
  • 通讯作者:
    Li, Lin
VOCs emitted by biopharmaceutical industries: Source profiles, health risks, and secondary pollution
生物制药行业VOCs排放:来源概况、健康风险和二次污染
  • DOI:
    10.1016/j.jes.2022.10.022
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Environmental Sciences
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Jiawei Ma;Lin Li
  • 通讯作者:
    Lin Li
Dispersion, olfactory effect, and health risks of VOCs and odors in a rural domestic waste transfer station
农村生活垃圾中转站VOCs和恶臭的弥散、嗅觉效应及健康风险
  • DOI:
    10.1016/j.envres.2022.112879
  • 发表时间:
    2022-02-07
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL RESEARCH
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Chai, Fengguang;Li, Pengyu;Yang, Kaixiong
  • 通讯作者:
    Yang, Kaixiong
Emission, dispersion, and potential risk of volatile organic and odorous compounds in exhaust from two sludge thermal drying processes
两个污泥热干燥工艺废气中挥发性有机物和恶臭化合物的排放、扩散和潜在风险
  • DOI:
    10.1016/j.wasman.2021.11.040
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Waste management
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Song Xue;Wenjie Ding;Lin Li;Jiawei Ma;Fengguang Chai;Junxin Liu
  • 通讯作者:
    Junxin Liu
生物制药废水处理的恶臭及VOCs污染特征及评估研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马嘉伟;王彦杰;郭雪松;李琳;刘俊新;李文凯;张文哲
  • 通讯作者:
    张文哲

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

鼠伤寒沙门菌baeSR基因缺失株的构建及其对抗生素敏感性分析
  • DOI:
    10.13344/j.microbiol.china.181072
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文静;徐军;高海侠;李锐;王瑞;张瑞良;李琳
  • 通讯作者:
    李琳
用于叶片减振的压电材料分布拓扑优化
  • DOI:
    10.13224/j.cnki.jasp.2019.02.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    航空动力学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李琳;马皓晔;范雨;田开元
  • 通讯作者:
    田开元
左乙拉西坦血药浓度影响因素探讨及参考区间的初步建立
  • DOI:
    10.13699/j.cnki.1001-6821.2018.06.010
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国临床药理学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李琳;黄桦;吴迪;张峻
  • 通讯作者:
    张峻
模拟体内肿瘤微环境的乳腺癌细胞与脐静脉内皮细胞的体外共培养
  • DOI:
    10.16438/j.0513-4870.2017-1205
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    药学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨艳芳;孟盈盈;叶军;夏学军;李琳;董武军;王洪亮;刘玉玲
  • 通讯作者:
    刘玉玲
脑梗死中医证素分布与组合规律研究
  • DOI:
    10.13192/j.issn.1000-1719.2017.01.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    辽宁中医杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    季梦漂;周德生;李中;向茗;李鑫;李琳;胡志希
  • 通讯作者:
    胡志希

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

李琳的其他基金

污水中病原微生物气溶胶化过程及传输机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
污水处理过程生物气溶胶的同步生成及驱动方式的影响机制
  • 批准号:
    51478456
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
甲烷与恶臭物质协同降解的生物体系构建及其反应机制与途径研究
  • 批准号:
    51178451
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
恶臭处理过程中硝化与甲烷厌氧氧化的协同机制与新型反应器研究
  • 批准号:
    50978249
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
难降解VOCs的生物-气膜协同净化机制及新型反应器的研究
  • 批准号:
    50678171
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

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]
      
关闭
close
客服二维码