基于QCM-D技术的细菌生物膜研究

近年来,耗散型石英晶体微天平(QCM-D)技术已经广泛用于细胞黏附行为的实时动态监测与研究,细菌生物膜(BBF)因其在临床治疗、食品工业、船体腐蚀和水环境污染等诸多领域给人类社会带来严重危害,造成巨大经济损失而备受关注。文章综述了近3年来将QCM-D技术应用于BBF研究的最新进展,主要包括BBF形成过程的动态监测与动力学信息分析;BBF形成过程的影响因素与生长参数研究;与其他分析技术结合,对BBF形成过程与性质的定性定量研究等。该研究可以进行动态、无损、实时的BBF生长研究,特别是进行BBF的生长动力学分析,但对于量化分析还需结合其他技术手段。     

电极表面核酸杂交动力学模型研究

杂交是核酸研究中一项最基本的实验技术。我们导出了核酸在石英晶体微天平电极上的杂交反应动力学模型。并对模型进行了验证。     

十二烷基磺酸钠在赤铁矿表面吸附动力学

利用带耗散功能的石英晶体微天平研究十二烷基磺酸钠在Fe2 O3石英晶体谐振器表面的吸附动力学及吸附层构象。结果表明：十二烷基磺酸钠在赤铁矿表面的吸附是一个快速达到吸附平衡的过程,pH值对十二烷基磺酸钠的吸附影响较为明显,pH值在3~9的范围内,随着pH值增加,药剂吸附层黏弹性逐渐增大,吸附层稳定性减弱,赤铁矿回收率逐渐下降,十二烷基磺酸钠的吸附过程只有一个吸附阶段,且吸附过程符合准一级动力学模型,吸附层不发生明显构象变化;当pH值为10和11时,十二烷基磺酸钠吸附量明显增加,赤铁矿回收率也开始回升,吸附过程存在多个吸附阶段,吸附的第一阶段符合准二级动力学模型,吸附的第二阶段符合Elovich方程,并且随着吸附的进行,吸附层发生明显构象变化。     

甲基苯胺树脂的絮凝行为和机理研究

本文研究了新型聚合物表面活性剂甲基苯胺树脂对细粒石英的絮凝性能和机理。研究结果表明,这种新型药剂由于具有聚合物和表面活性剂两者的结构与功能,可以使矿粒产生高聚物和疏水性的复合絮凝。提出了“假象大分子”絮凝模式,认为低聚合度的聚合物表面活性剂在水溶液中产生疏水性缔合,形成了枝状和网状“假象大分子”,从而使矿粒实现桥联絮凝。絮团结构的电镜结构分析证实了“假象大分子”的形成。     

用石英晶体微天平法研究聚乳酸的酶降解过程

利用石英晶体微天平(QCM)探讨影响聚乳酸降解速率的不同因素。聚乳酸的酶降解分两步进行:酶吸附到聚乳酸的表面和聚乳酸在酶作用下的降解。聚乳酸的降解初速率随酶加入量的增加而增大,但达到一定的加入量之后,降解初速率接近一个常数;当pH为7~9时,聚乳酸的降解初速率随pH的增大而增大;当温度为25~40℃时,降解初速率随温度的升高而增大。     

基于QCM-D技术的细菌生物膜研究

近年来,耗散型石英晶体微天平(QCM-D)技术已经广泛用于细胞黏附行为的实时动态监测与研究,细菌生物膜(BBF)因其在临床治疗、食品工业、船体腐蚀和水环境污染等诸多领域给人类社会带来严重危害,造成巨大经济损失而备受关注。文章综述了近3年来将QCM-D技术应用于BBF研究的最新进展,主要包括BBF形成过程的动态监测与动力学信息分析;BBF形成过程的影响因素与生长参数研究;与其他分析技术结合,对BBF形成过程与性质的定性定量研究等。该研究可以进行动态、无损、实时的BBF生长研究,特别是进行BBF的生长动力学分析,但对于量化分析还需结合其他技术手段。
     

基于絮凝体分形控制的絮凝动力学指标研究

针对目前絮凝工艺的动力学控制指标和絮凝体形态学研究的不足,基于分形理论,应用分形维数描述絮凝体的形成和成长,进行了絮凝动力学指标的研究.利用数学分析方法,推求絮凝体的密度和强度的表达式,得出絮凝体的密度和强度是分形维数的函数,同时絮凝体的强度与水体的能耗成反比.通过量纲分析方法,得出絮凝体分形维数是能耗GT与剪切强度Fr的函数,进而确立絮凝动力学控制指标为G、GT和Fr,以期为工艺设计和运行提供了科学依据,为实际工程应用提供了合理的指导.通过形态学和动力学两方面的研究表明,高效的絮凝过程需要控制一定的G、GT和Fr的递减梯度,并保证絮凝体达到一定的分形维数Df.     

酸性介质中亚甲基二萘磺酸钠和Cl-对铜阳极溶出和阴极沉积过程影响的CV和EQCM研究

运用电化学循环伏安(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了酸性介质中亚甲基二萘磺酸钠(NNO)和Cl-对铜阳极溶出过程和阴极沉积过程的影响.结果表明,NNO和Cl-单独存在时都抑制了铜阳极溶出和阴极沉积过程,但当NNO和Cl-共存时,对铜阳极溶出和阴极沉积过程的影响却变小.     

原位拉曼光谱和石英晶体微天平研究S2O2-8还原过程中的电势振荡

利用原位拉曼光谱和石英晶体微天平(EQCM)技术对高浓度S2O2-8在金电极上还原过程中所产生的伴有周期性析氢现象的电势振荡行为进行了研究,进一步证明了S2O2-8还原引起的极限扩散耗尽和析氢导致的对流恢复是造成其电势振荡的根本原因.     

复配型高分子絮凝剂对含油污水的絮凝性能研究

本文采用有机高分子阳离子聚丙烯酰胺和无机高分子聚硅进行复配,研究了复配高分子絮凝剂在不同温度、pH值以及不同时间下对模拟油田污水的絮凝性能,并应用于现场污水的絮凝实验.结果表明,阳离子聚丙烯酰胺同聚硅复配时,离子度对复配絮凝剂絮凝性能影响较大,其中中高离子度的聚丙烯酰胺与聚硅在1：20配比条件下,复配后絮凝性能较好处理后污水的透光率达90%以上.     

碱性介质中正丁醇在Pt电极上氧化和吸附的EQCM研究

用电化学循环伏安和石英晶体微天平研究了碱性介质中正丁醇(1-BL)在Pt电极上氧化和吸附过程。结果表明正丁醇的氧化与溶液酸碱性关系密切。酸性介质中正丁醇在Pt电极上的CV曲线有两个正向氧化峰，而碱性介质中只有一个正向氧化峰，第二个氧化峰的消失可能是由于碱性介质中电极钝化引起的；负向电位扫描中正丁醇在碱性介质中观察不到负向氧化峰，而酸性介质中正丁醇的氧化出现阳极支与阴极支相互交错的伏安行为，表明碱性介质中正丁醇在Pt电极上氧化不遵循双途径机理，本文还从表面质量定量变化的角度提供了碱性介质中正丁醇反应机理的新数据。     

六角孔网格絮凝工艺中絮体的形态学研究

结合分形理论对絮体的生长过程进行研究,确定当原水浊度为100 NTU,絮凝时间为12 min,絮凝剂投加量为18 mg.L-1时,经六角孔网格絮凝设备处理后出水水质良好。絮体在絮凝的前期、中期和末期有着良好的形态特征,其分形维数分别为2.080 2、2.208 7和2.135 6,说明了在絮凝过程的前期、中期和末期,絮体密实,空隙率小,密度随之变大,不易被水流的剪切力剪碎,沉降性能好。絮体分形维数随着投药量的增加而增大。投药量达到一定程度后,絮体分形维数开始减小,所以存在一个较为经济的投加量。     

KGMP对高岭土悬浮体的絮凝作用研究（Ⅱ）

对ＫＧＭＰ的絮凝特征作了研究．实验结果表明，ＫＧＭＰ属于阴离子型絮凝剂，用量过多则产生絮凝恶化现象，它适合在弱碱性及碱性条件下处理水．钙离子作为助絮凝剂，有利于ＫＧＭＰ的絮凝作用．温度升高和静置沉降时间延长有利于提高絮凝效果．     

PT电极上β-丙氨酸吸附和氧化过程的CV和原位EQCM研究

应用电化学循环伏安和原位电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了0．1mol．L^-1硫酸溶液中β—丙氨酸在Pt电极上的吸附和氧化过程。结果表明：0．1mol．L^-1硫酸溶液中氢脱附电位区间内电极表面质量的增加是由于水分子取代Had引起的，而双电层区的质量增加是由于水的吸附模式逐渐由氢端吸附转向氧端吸附所致,根据频率变化和电量数据，可进一步推算出酸性溶液中β—丙氨酸在Pt电极表面只发生弱吸附，水和β—丙氨酸阴离子都可以取代部分氢，吸附在电极表面，影响了电极表面质量的变化量，而吸附态β—丙氨酸在高电位氧化时会消耗Pt表面的氧。本文结果为认识β—丙氨酸在Pt电极表面过程提供定量的新数据。     

聚硅酸的絮凝性能及胶凝特性研究

本文采用微电泳技术研究聚硅酸胶粒表面的电荷情况,考察了聚硅酸溶液的浊度随反应时间的变化情况,试验了反应时间和水样pH对聚硅酸絮凝效果的影响,借助于透射电镜技术观测了聚硅酸胶粒随反应时间和反应温度的变化情况。实验结果表明,聚硅酸胶粒表面带负电荷,聚硅酸溶液的浊度随反应时间的增加而增加,反应时间影响聚硅酸的絮凝效果。聚硅酸在水样pH为9.50左右时其絮凝效果最佳。聚硅酸胶粒随反应时间的增长和反应温度的升高而变大,且其形状也发生变化。     

用石英晶体微天平研究胶原蛋白在聚乳酸表面的吸附

采用石英晶体微天平(QCM)研究了胶原蛋白在聚乳酸(PLA)表面的吸附,系统地探讨了胶原蛋白在聚乳酸表面的吸附过程,考察了缓冲溶液的离子强度和pH对胶原蛋白吸附的影响.结果表明:胶原蛋白在聚乳酸表面的吸附量随着离子强度的增大先增加后减少,离子强度对不同来源胶原蛋白吸附量的影响差别明显;pH对胶原蛋白的吸附量的影响非常大...     

羟甲基化三聚氰胺改性PAM絮凝剂的絮凝沉降性能研究

以非离子型聚丙烯酰胺(PAM)、三聚氰胺和甲醛为原料,在水相中合成出羟甲基化三聚氰胺改性聚丙烯酰胺阳离子絮凝剂.对该絮凝剂固体样品进行红外表征,在1100和1582 cm-1处分别出现了仲胺C-N伸缩振动峰和亚胺N-H的弯曲振动峰,说明聚丙烯酰胺和三聚氰胺之间通过曼尼希(M ann ich)反应形成了新的聚合物.在室温25℃、pH=1情况下,用其处理模拟废水(2 g/L高岭土悬浊液),絮凝剂投加量为5.66 mg/L时,浊度去除率可达99.80%.     

γ-聚谷氨酸的絮凝活性研究

利用枯草芽孢杆菌通过发酵生产得到γ-聚谷氨酸,再经过提取纯化得到纯品.γ-聚谷氨酸作为一种新型的微生物絮凝剂,具有用量少、无污染等优点.通过研究表明,最佳絮凝介质为1g/L的高岭土溶液,γ-聚谷氨酸的浓度为0.2 g/L时絮凝活性最好,最佳絮凝条件为自然pH值和室温,最佳的助凝离子是Cu2+,当Cu2+的浓度为0.2 mol/L时助凝效果最好,此外γ-PGA比聚丙烯酰胺具有更好的絮凝活性,对花园土的絮凝率能达到32.1%.     

聚磷硫酸铁的絮凝性能优化以及形态分布研究

絮凝剂是絮凝沉淀法处理水污染问题的关键水处理剂,其使用量逐年递增,研究开发一种高效低耗、无害安全、无二次污染的水处理剂是絮凝领域的重要内容。以工业副产品绿矾为主要原料,利用Box-Behnken实验设计结合响应曲面法分析聚合温度、磷铁摩尔比、OH~-/Fe摩尔比和硫铁摩尔比四个制备因素对絮凝剂产品性能的影响;Ferron逐时络合比色法测定聚磷硫酸铁的形态分布,分析磷铁摩尔比及放置时间对产品中的Fe(Ⅲ)形态分布特征的影响。研究结果表明:聚合温度与硫铁比、磷铁摩尔比与硫铁比、磷铁摩尔比与OH~-/Fe摩尔比在制备产品过程中的交互效果明显,在最佳条件下制备的产品对高浊度废水的去除率可达到99%以上;PO_4~(3-)的引入在一定程度上抑制了Fe~(3+)的水解,并改变溶液内Fe~(3+)的三种形态的分布比例,制备的产品稳定性可达6个月以上。     

磺化聚丙烯酰胺在钛铁矿和长石上的吸附特性与絮凝行为

用凝胶渗透色谱法(GPC)研究了人工合成高聚物磺化聚丙烯酰胺(PAMS)在微细粒钛铁矿和长石上的吸附特性及它们的絮凝行为;用光电子能谱(ESCA)和分子轨道(MO)理论研究了絮凝剂PAMS与钛铁矿和长石的作用机理;并根据絮凝剂与矿物作用的差别进行了微细粒钛铁矿、钒钛磁铁矿、长石矿料的絮凝分离试验。PAMS在矿物表面上的吸附量与其平衡浓度有线性关系。吸附量随平衡浓度增加而增加。在钛铁矿上的吸附量及吸附强度均比长石大。分子轨道理论分析和光电子能谱证实PAMS的磺酸基在钛铁矿表面与过渡金属离子形成络合物;而在长石上是弱氢键作用。采用一种新的工艺流程:选择性混合絮凝-磁选-超声波解絮凝-磁选可从含20.35%TiO_2及29.7%Fe的物料中选出钛铁矿精矿和钒钛磁铁矿精矿,品位分别为42.12%TiO_2,58.10%Fe;回收率相应为83%及90%。