新型生物光电还原体系的构建及其降解机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51478208
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:85.0万
- 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:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:肖翔; 梁国熙; 夏杰祥; 孙见凡; 戴志聪; 祁珊珊; 王明娜; 雷育斌; 刘鹏程;
- 关键词:
项目摘要
Exoelectrogens have distinctive application in the bioremediation of organic pollutants due to its non-specific reduction ability. However, the electron energy released by exoelectrogens is not high enough to reduce some environmental organic pollutants. Thus, this project intends to combine exoelectrogens with visible light responsive photocatalysts to establish a novel bio-photoelectric reductive degradation system. Electrons released by exoelectrogenic bacteria are transferred to nanomaterials and then its energy is improved by photoexcitation to reduce refractory organic pollutants efficiently. The optimization of operating parameters are conducted by synthesis and characterization of nanomaterials, the electron transfer mechanism and the biocompatibility of nanomaterials. Additionally, the degradation mechanism is elucidated by molecular biology, microbiology and analytical chemistry. This project may improve nonspecific reduction capacity of exoelectrogens and is beneficial for promoting their application in environmental bioremediation.
产电微生物因其特有的非特异性还原降解能力而在有机污染物的生物修复中得到广泛应用。但是产电微生物所释放的电子能量较低的缺陷严重制约了其对很多污染物的降解能力。本课题拟采用将产电微生物和可见光响应型光催化材料相结合,将产电微生物代谢生成的电子传递给纳米材料,利用可见光激发将电子的能量提高,从而建立新型的"生物光电"降解体系,实现对有机污染物的高效还原降解。根据这一理论设计,本项目从可见光催化纳米材料的合成表征、产电微生物电子传递机制、以及纳米材料的生物相容性三个方面入手,通过优化自行设计的小型厌氧可见光还原降解装置的运行参数实现对有机废水的高效降解,并结合分子生物学、微生物学、分析化学等多种方法,解析生物电子传递机制和化学降解过程,阐释生物光电还原降解机理。本项目的顺利开展将能显著增强产电微生物的降解能力,扩展其在环境修复中的应用范围,具有重要的学术价值和良好的应用前景。
结项摘要
产电微生物因其特有的非特异性还原降解能力而在有机污染物的生物修复中得到广泛应用。但是产电微生物所释放的电子能量较低的缺陷严重制约了其对很多污染物的厌氧降解能力。因此,本项目针对产电微生物所释放电子能量较低、还原能力不足的缺点,通过模式产电菌株S. oneidensis MR-1和光还原纳米材料联用构建新型的“生物光电”降解体系,从而将产电微生物代谢生成的电子传递给纳米材料,并通过光激发将电子的能量提高,从而实现对有机污染物的高效还原降解。根据这一理论设计,本项目首先从光催化纳米材料的生物合成及表征着手,研究利用S. oneidensis MR-1为生物催化剂,生物合成具有光催化能力的ZnS、CdS等金属硫化物纳米材料;然后再通过多种技术方法解析了产电微生物对有机污染物厌氧降解的机制,证实了产电微生物细胞表面的非特异电子释放介导了胞外污染物广谱降解能力;在此基础上,我们开发了利用染料作为指示剂评估微生物产电能力的方法,并进一步发展了用于研究污染物厌氧降解的高通量测量方法;在纳米材料生物相容性研究方面,我们证实光催化纳米材料可以通过产生ROS进行群体感应信号分子的淬灭来控制生物膜的形成。而光照条件能影响Ag基纳米材料的生物毒性;在上述研究的基础上,我们分别利用生物合成的CdS纳米颗粒和化学合成的Ag3PO4纳米材料与S. oneidensis MR-1联用,构建了新型生物光电还原体系,成功实现了对多种污染物的高效厌氧降解。本项目的顺利开展极大地增强产电微生物的降解能力,扩展其在环境修复中的应用范围,为难降解有机污染物的高效生物处理提供一种全新的技术手段,具有重要的学术价值和良好的应用前景。
项目成果
期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
纳米银的迁移转化对环境微生物毒性的影响
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:生态毒理学报
- 影响因子:--
- 作者:卢雪蓉;冯晓丽;刘朝莹;李潜
- 通讯作者:李潜
A simple method for assaying anaerobic biodegradation of dyes
一种测定染料厌氧生物降解的简单方法
- DOI:10.1016/j.biortech.2017.12.052
- 发表时间:2018
- 期刊:Bioresource Technology
- 影响因子:11.4
- 作者:Xiao Xiang;Li Ting Ting;Lu Xue Rong;Feng Xiao Li;Han Xue;Li Wen Wei;Li Qian;Yu Han Qing
- 通讯作者:Yu Han Qing
Anaerobic decolorization and detoxification of cationic red X-GRL by Shewanella oneidensis MR-1
希瓦氏菌MR-1对阳离子红X-GRL的厌氧脱色脱毒
- DOI:10.1080/09593330.2017.1355933
- 发表时间:2018-01-01
- 期刊:ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY
- 影响因子:2.8
- 作者:Li, Qian;Feng, Xiao-Li;Xiao, Xiang
- 通讯作者:Xiao, Xiang
Impairment of Biofilm Formation by TiO2 Photocatalysis through Quorum Quenching
TiO2 光催化通过群体淬灭对生物膜形成的损害
- DOI:10.1021/acs.est.6603134
- 发表时间:2016
- 期刊:Environmental Science & Technology
- 影响因子:11.4
- 作者:Xiao Xiang;Zhu Wen-Wen;Liu Qiu-Yue;Yuan Hang;Li Wen-Wei;Wu Li-Jun;Li Qian;Yu Han-Qing
- 通讯作者:Yu Han-Qing
产电微生物Shewanella菌厌氧呼吸代谢网络研究进展
- DOI:10.13344/j.microbiol.china.150101
- 发表时间:2015
- 期刊:微生物学通报
- 影响因子:--
- 作者:刘鹏程;朱雯雯;肖翔
- 通讯作者:肖翔
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其他文献
超声造影对胰腺囊实性病变良恶性鉴别诊断价值
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:中华实用诊断与治疗杂志
- 影响因子:--
- 作者:翟渊鹏;张珉;刘银龙;王雁;李潜;李琮宇
- 通讯作者:李琮宇
Effects of Multi-Angle Hyperspectral Polarized Reflection by Forest Soil
森林土壤多角度高光谱偏振反射效应
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Spectroscopy and Spectral Analys
- 影响因子:--
- 作者:李潜;赵云升;吕云峰;韩阳;赵乃卓
- 通讯作者:赵乃卓
pH与氟对莱茵衣藻和蛋白核小球藻胞外碳酸酐酶活性及光合效率的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:农业环境科学学报
- 影响因子:--
- 作者:吴运东;吴沿友;李潜;赵宽
- 通讯作者:赵宽
基于HCCI发动机着火特性的柴油三组分表征燃料详细化学动力学模型
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:内燃机学报
- 影响因子:--
- 作者:陈嘉雯;何柳;李潜;郎静
- 通讯作者:郎静
针阀关闭时刻柴油机不同喷孔内流场的计算
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:车用发动机
- 影响因子:--
- 作者:文华;李潜;徐颖韬
- 通讯作者:徐颖韬
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