胞外聚合物的提取及其吸附性能

为了快速、高效地提取活性污泥的胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS),采用4种方法提取紧密结合型EPS(tightly bound EPS,TB-EPS),对比不同提取方法的优缺点,考察TB-EPS对Mn²⁺吸附性能的影响,研究了TB-EPS的吸附机理.结果表明:加热法提取的TB-EPS效率高,方法简单,操作方便,不破坏细胞结构.加热法提取的TB-EPS用于吸附重金属Mn²⁺,其最大吸附率为53.8%,吸附过程符合二级反应动力学特征和Langmuir吸附等温方程,该吸附以化学吸附为主.在TB-EPS中色氨酸和酪氨酸的疏水作用是主要的吸附机理.     

电解活化过一硫酸盐改善污泥过滤及破解效能

以铁棒(零价铁)为阴阳电极,通过电解活化过一硫酸盐(PMS)用于改善污泥的过滤及破解效能.结果表明:在电解活化PMS处理污泥过程中,当电流为0.2 A,1 g干污泥(DS)投加130 mg PMS时,显著降低污泥的毛细吸吮时间,降幅达到43.8%,同时破坏胞外聚合物质(EPS)和污泥细胞;污泥中的紧密束缚型胞外聚合物质(TB-EPS)转化为溶解型胞外聚合物质(S-EPS),导致TB-EPS中1 g挥发性悬浮固体产生的总有机碳从14.09 mg降到8.08 mg,S-EPS中1 g挥发性悬浮固体产生的总有机碳从1.74 mg升高到6.50 mg;S-EPS和TB-EPS中蛋白质和多糖含量变化趋势与总有机碳类似;三维荧光激发-发射矩阵光谱图显示TB-EPS中蛋白质类物质变化明显.     

胞外聚合物(EPS)的检测及受金属离子胁迫作用 的研究进展

胞外聚合物(EPS)是细胞外由微生物分泌的一种三维空间的大分子聚合物,其在污水生物处理系统中具有重要的作用.胞外聚合物具有一定吸附性能,使其在污水净化、环境治理方面有一定优势,既能吸附有机混合物,又能吸附无机金属离子,有很好的解毒作用.生物膜中一些金属离子的存在会对胞外聚合物产生相关影响,如Cu~(2+)、 Pb~(2+)、 Ni~(2+)、Al~(3+)等.对于胞外聚合物的提取,有高速离心法、加热法、EDTA法、NaOH法、超声法、CER法等,不同提取方法会对胞外聚合物的组分产生较大的影响.文章从胞外聚合物的性能、金属离子对胞外聚合物的影响、胞外聚合物的提取方法以及变化特征等方面阐述EPS的研究进展.     

表面活性剂调理下污泥中胞外聚合物分布与束缚水含量的关系

通过考察污泥调理过程中滤饼含水率、束缚水含量变化、EPS各层组分分布、傅里叶红外光谱等指标,研究表面活性剂作用下,胞外聚合物分布与束缚水含量的变化关系。研究结果表明:十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)的加入导致污泥中紧密结合的胞外聚合物(TB-EPS)含量降低,松散结合的胞外聚合物(LB-EPS)、黏液层胞外聚合物(S-EPS)含量升高,有效降低束缚水的含量,提高了污泥脱水效果。表面活性剂投加量为75 mg·g-1时,污泥中束缚水含量降至1.58 g·g-1,污泥滤饼含水率降至65.78%。在表面活性剂作用下,部分EPS水解生成小分子有机物,S-EPS中有机官能团的总量和种类都有明显增多。TB-EPS占污泥中EPS总量的大部分,其中,蛋白质、多糖与束缚水存在显著的正相关性,是影响污泥束缚水含量的主要因素。     

海洋假交替单胞菌生物膜产ROS特性研究

海洋微生物可以产生胞外活性氧(reactive oxygen species,ROS),为深海无光区提供了活性氧.而在实际海洋环境中,海洋微生物更倾向于以生物膜形式生长,但生物膜形态对菌体产ROS的影响鲜见报道.考察了海洋假交替单胞菌(Pseudoalteromonas sp.)GCY生物膜产ROS特性.结果表明,GCY生物膜胞外H2 O2、O2瞯-以及瞯O H等产量均高于游离菌体,其中生物膜体系H2 O2产量及O2瞯-产量最高可达到游离菌体体系的3.10倍和3.56倍.同时L-氨基酸氧化酶(LAAO)、脱氢酶活性(DHA)、电子传递系统活性(ETSA)均有所提高.以生物膜形式生长的GCY与游离态GCY相比,胞外聚合物组分中多糖和蛋白质含量均有提升,胞外聚合物(EPS)总量增加了149 mg·L-1,增强了细胞黏附性并减少了ROS对细胞造成的损伤.     

胞外聚合物的提取与特性分析研究进展

胞外聚合物(EPS)由于具有独特的性能,在废水处理过程中扮演着重要角色,已成为目前的研究热点之一。它是一种附着于细胞表面的不溶性有机物,其主要来源于微生物的新陈代谢和细胞自溶,主要由多糖、蛋白质、核酸和腐殖酸等组成。本文在介绍胞外聚合物的组成、性质和特性的基础上,对生物膜、污泥和细菌胞外聚合物的提取技术、胞外聚合物组成和表面特性分析方法的研究概况进行了综述,并总结了近年来胞外聚合物的发展趋势和应用前景,为胞外聚合物的进一步研究和应用提供有价值的参考。     

低水温下悬浮和附着活性污泥胞外多聚物特性

污水生物处理中,对胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)进行成分分析是理解污泥稳定性、絮凝性以及相关生物代谢机制的重要基础。通过对比研究传统的序批式反应器(sequencing batch reactor,SBR)中悬浮活性污泥和序批式移动床生物膜反应器(sequencing batch moving bed biofilm reactor,SBMBBR)中生物膜特性以及2种反应器在低温运行中3种形态污泥EPS成分,探讨了EPS成分对低温(6℃和10℃)条件下,2种反应器的适应性及污染物去除效果的影响。结果表明:在低温条件下,胞外蛋白质(protein,PN)为各种形态污泥EPS中的主要成分,紧密附着型EPS(tightly-bound EPS,TB-EPS)占EPS总量的比例最高;有机负荷和水温度等工艺条件的变化对EPS中PN和胞外多糖(polysaccharides,PS)的单位体积质量比PN/PS影响较大;悬浮活性污泥EPS中PN/PS比生物膜的低;10℃时反应器低负荷运行时污泥的EPS含量大于高负荷运行时的,而6℃时各种形态污泥中EPS含量随负荷的升高呈现出上升的趋势。     

不同pH值下胞外聚合物对污泥脱水性能及束缚水含量的影响

研究了不同pH值下污泥脱水性能和束缚水含量的变化,通过测定污泥调理过程中各层胞外聚合物( S-EPS、LB-EPS和TB-EPS)中蛋白质和多糖的含量、S-EPS中有机官能团以及有机酸的含量,探讨了胞外聚合物对污泥脱水性能及束缚水含量的影响.酸性条件下,污泥的脱水性能明显好于中性条件,并且pH值为3.03时,污泥滤饼含水率( WC)和毛细吸水时间( CST)均降至最低,分别为60.8%和25.4 s;碱性条件下,污泥中束缚水的含量明显增加,WC和CST均大幅升高,污泥脱水性能恶化.酸碱的加入导致污泥中TB-EPS含量降低,LB-EPS和S-EPS含量升高,并且EPS各层组均与WC、CST以及束缚水含量具有很强的相关性,其中S-EPS与污泥脱水性能以及束缚水含量的相关性最显著.酸碱调理过程中,部分EPS水解生成有机酸等小分子有机物,S-EPS中有机官能团的总量和种类都有明显增多.     

活性污泥和生物膜的胞外聚合物提取方法比较

采用加热法、NaOH法、硫酸法、阳离子交换树脂（CER）法、甲醛-NaOH法对3个污水厂的5种生物膜和活性污泥的胞外聚合物（EPS）进行提取实验研究,并以常规高速离心作为对照组.结果表明,不同的提取方法对同一种污泥的EPS各组分构成影响较大.一般情况下,提取总量按从多到少排列如下：NaOH法〉加热法〉甲醛-NaOH法〉...     

胞外聚合物(EPS)在藻菌生物膜去除污水中Cd的作用

基于藻菌生物膜在自然水体和污水生物处理工艺中起到去除水体中重金属的重要作用．在室内模拟实验的基础上探讨了丝藻(Ulothrix sp.)-细菌生物膜所分泌的胞外聚合物(EPS)与藻菌生物膜去除毒性金属Cd之间的关系．研究结果表明：EPS主要由丝藻产生，其含量与污水中Cd的去除率及生物膜中Cd的积累量之间相关性良好．处理含Cd污水生物膜和对照组的生物膜ATP的含量比较表明：Cd对藻菌生物膜整体上具有一定的毒性，并在一定程度上抑制了生物膜的活性和生物量的增长．而且，丝藻所分泌的EPS为与其共生的细菌及其本身提供了一个缓冲Cd毒性的微环境，这使藻菌生物膜能在不利的环境中保持较高的活性并能持续有效地去除水体中的Cd．     

水质对生物黏泥胞外聚合物成分的影响

针对循环冷却水补充水的水质特点,采用单因素实验方法分别考察了营养物质(BOD5,NH4+-N,TP)、颗粒物(CaCO3)、矿物质(Ca2+,Mg2+,Na+,Fe3+)等因素对生物黏泥胞外聚合物成分的影响.研究结果表明:循环冷却水系统生物黏泥胞外聚合物主要由多糖构成;控制营养物质达到c(BOD5)≤5 mg/L,c(NH4+-N)≤6 mg/L,c(TP)≤1mg/L,颗粒物满足c(CaCO3)≤40 mg/L,矿物质满足c(Ca2+)≤210 mg/L,c(Mg2+)为85～185 mg/L,c(Na+)≤120mg/L,C(Fe3+)≤1 mg/L,可使生物膜中的胞外聚合物(EPS)含量最少.     

Fe~(2+)、Mn~(2+)对生物膜载体表面改性对微生物的活性及胞外多聚物的影响

采用FeCl_2和MnSO_4溶液对生物膜载体进行改性,并使用扫描电镜(SEM)和X线光电子能谱(XPS)考察改性方法对载体和生物膜的影响.研究表明,Fe~(2+)、Mn~(2+)改性均能使载体表面形成腐蚀坑,增加表面粗糙度;载体改性有助于生物膜对Mg、Ca等营养元素的吸收;并可有效增加生物膜的含量,其胞外多聚物(EPS)分别增加了2.02倍和2.95倍.     

环境因子对微藻胞外多聚物主要组分的影响

胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)对于微藻细胞的生长和用途具有重要的影响.以1株葡萄藻、1株栅藻和2株小球藻为研究对象,考察氮源含量改变时微藻EPS中主要组分多糖和蛋白质的变化情况.选取长势最优的葡萄藻,研究pH值、温度和培养方式对EPS组分的影响.结果表明:缺氮的生长环境会引起EPS中蛋白质含量的减少,最多可减少56.0%;微藻EPS中最多的是胞外多糖,占总EPS组分的58.08%~80.78%,而胞外蛋白质含量则占5.73%~13.45%;相比葡萄藻和栅藻,小球藻胞外存在更多的多糖和蛋白质.对于葡萄藻,pH值为11时EPS中多糖和蛋白质含量(按每克细胞计)与pH值为7时相比分别增加0.135和0.018g;降低温度使EPS多糖含量从0.014g急剧增加到0.600g;异养培养时EPS中多糖含量更高而自养培养时蛋白质含量更高.     

重金属镉对铜绿微囊藻的分层胞外聚合物淬灭机制研究

通过三维荧光光谱法研究铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)产毒株FACHB-905和不产毒株FACHB-469分层胞外聚合物(EPS)的差异性以及Cd(Ⅱ)对EPS的淬灭机制。结果表明:FACHB-905分层EPS中主要含有4种荧光基团(色氨酸、芳香蛋白Ⅰ和2种类腐殖酸),FACHB-469分层EPS中主要含有6种荧光基团(色氨酸、芳香蛋白Ⅰ和4种类腐殖酸)。两者的分层EPS中芳香类蛋白比色氨酸、类腐殖酸有更大的Cd(Ⅱ)结合能力,FACHB-469比FACHB-905更易与Cd(Ⅱ)结合,附着型LB/TB-EPS中芳香蛋白Ⅰ均能被Cd(Ⅱ)有效淬灭,且以动态淬灭为主导,类腐殖酸能被静态淬灭。Cd(Ⅱ)致使FACHB-469的TB-EPS中出现了类富里酸物质。两种铜绿微囊藻与Cd(Ⅱ)的反应都是自发的放热反应,氢键和范德华力在反应中起主要作用。     

亚甲基兰的生物污泥吸附及胞外聚合物作用

对比研究了活性污泥和厌氧污泥对染料亚甲基兰的吸附性能,并考察了胞外聚合物(EPS)以及外层溶解性胞外聚合物(SEPS)和内层固着性胞外聚合物(BEPS)在此过程中所起的作用.结果表明,活性污泥中的EPS,SEPS,BEPS以及厌氧污泥中的EPS,BEPS对染料哑甲基兰的吸附更符合Langmuir等温式,厌氧污泥中的SEPS则更符合Freundlich 模型.活性污泥和厌氧污泥中SEPS绝对吸附量均大于BEPS的绝对吸附量,分别为14.1倍和5.8倍.但由于单位质量活性污泥和厌氧污泥中BEPS的质量均远大于SEPS,故活性污泥和厌氧污泥EPS对染料亚甲基兰的吸附主要是BEPS的吸附所贡献.     

亚甲基兰的生物污泥吸附及胞外聚合物作用

对比研究了活性污泥和厌氧污泥对染料亚甲基兰的吸附性能,并考察了胞外聚合物(EPS)以及外层溶解性胞外聚合物(SEPS)和内层固着性胞外聚合物(BEPS)在此过程中所起的作用.结果表明,活性污泥中的EPS,SEPS,BEPS以及厌氧污泥中的EPS,BEPS对染料哑甲基兰的吸附更符合Langmuir等温式,厌氧污泥中的SEPS则更符合Freundlich 模型.活性污泥和厌氧污泥中SEPS绝对吸附量均大于BEPS的绝对吸附量,分别为14.1倍和5.8倍.但由于单位质量活性污泥和厌氧污泥中BEPS的质量均远大于SEPS,故活性污泥和厌氧污泥EPS对染料亚甲基兰的吸附主要是BEPS的吸附所贡献.     

CPAM对污泥含水率和胞外聚合物的影响

聚丙酰胺在提高污泥脱水性能方面效果显著,且运用广泛。该文研究不同型号的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)对污泥脱水性能的影响。通过测定不同CPAM调理后,观察滤饼含水率变化和胞外聚合物(EPS)含量变化,从而探究CPAM对污泥的脱水机理。研究发现,高分子量和高离子度的CPAM能降低滤饼含水率,同时,在CPAM吸附架桥和电性中和协同作用下能有效破坏EPS。     

生物膜和生物膜形成菌的研究

细菌生物膜是一个复杂的微生物群落,生物膜巾除了水和细菌以外,还含有细菌分泌的胞外聚合物、吸附的营养物质、代谢产物及DNA等细菌裂解产物.介绍细菌生物膜的形成过程,并综述了近年来医学领域以几种成膜力强的条件致病菌为研究对象,从基因水平上证实了细菌细胞表面结构鞭毛、纤毛、胞外聚合物和群体感应信号分子等细胞因子对生物膜形成的影响.     

微生物胞外聚合物在环境工程中的应用进展

微生物胞外聚合物(EPS)具有可以充当吸附剂、絮凝剂、混凝剂及固定微生物等潜能.系统综述了基于EPS在环境工程领域中的应用研究进展,详细阐述了EPS在土壤中污染物去除及土壤修复的研究成果,指出了EPS作为生物絮凝剂的优势,并对EPS的作用机理进行探讨,以期为EPS在环境工程中的深入研究给予借鉴和指导.     

镉离子对红树林底栖硅藻新月筒柱藻胞外多糖的影响

重金属镉在沉积物中普遍存在,易对底栖硅藻造成慢性毒害.研究了不同浓度的镉离子对红树林底栖硅藻新月筒柱藻的细胞生长、蛋白质含量及胞外多糖(extracellular polymeric substances,EPS)的影响.结果表明,与对照组相比,不同浓度的镉离子显著抑制了细胞的生长和蛋白质含量;0.001、0.01和0.1μg/mL实验组均显著抑制了EPS含量(p<0.05),浓度越高,抑制越强.但新月筒柱藻在不同生长阶段分泌附着胞外多糖(attached EPS,AEPS)和胶体胞外多糖(colloidal EPS,CEPS)不一样,在培养的前4d,CEPS含量高于AEPS含量10倍以上,4d后则AEPS含量高于CEPS.与0.001μg/mL的镉离子实验组相比,0.1μg/mL的镉离子促进CEPS的积累,而抑制AEPS的产生,特别是在生长前期.这说明细胞倾向于向培养基中分泌大量的CEPS,而不是在细胞周围形成大量的AEPS来缓解高浓度镉离子的胁迫.研究结果有助于了解镉离子在底栖硅藻集群的时空分布和沉积物的稳定性等方面的作用.