在这项研究中,确定了纤维素和硝酸纤维素样品的标准形成焓和熵。这些特征用于热力学分析整个纤维素样品和局部硝化的大量硝化,仅对纤维素的无定形结构域(AD)。发现,纤维素的大量硝化作用至1.5的替代程度(DS)是吸热性的,主要取决于温度 - 熵成分对负Gibbs电位的贡献。但是,如果DS高于1.5,则大量硝化变为放热,其可行性取决于焓对Gibbs电位的影响。在纤维素AD的局部硝化的情况下,对Gibbs电位的主要贡献是由反应焓决定了该过程的可行性。表明,随着硝酸纤维素ds的增强,反应的吉布斯电位的负值增加。因此,对较高DS的纤维素硝化在热力学上是有利的。由于局部硝化样品是无定形硝酸纤维素和结晶纤维素的共聚物,因此它们的亲水性应比纤维素明显小。因此,可以预期,局部硝化方法将为纤维素材料的廉价疏水方法找到广泛的实际应用。
使用不同的进食策略和初始浓度评估了9.5 L填充床柱生物反应器的硝酸盐去除效率。生物反应器充满沸石矿物颗粒,并最初用硫哥省denitrificans处理。检查了几个液压保留时间,以评估去除硝酸盐的有效性。最有利的方案导致在三个小时内的400 mg/l进水中硝酸盐浓度降低了87%。为了确定生物反应器的最佳长度,开发了计算流体动力学模型。通过将模拟与实验结果进行比较,针对400 mg/l,250 mg/l,120 mg/l,120 mg/l,和80 mg/l的硝酸盐浓度分别为400 mg/l,250 mg/l,和80 mg/l,确定对完全反硝化的生物反应器的理想高度为90 cm,45 cm,30 cm和20 cm。
氨氧化古细菌(AOA)是微生物群落的无处不在成分,并在某些土壤中占据了硝化的第一阶段。当我们开始了解土壤病毒动力学时,我们对那些感染硝基菌的人的组成或活性或其影响过程的潜力不了解。这项研究旨在表征在两种硝化pH的硝化土壤中感染自身噬菌AOA的病毒,这是通过通过DNA稳定的异位素探测和化合物分析转移了同化的CO 2衍生的13 C从宿主到病毒的13 C。将13 C掺入低GC MOL%AOA中,病毒基因组增加了CSCL梯度中的DNA浮力密度,但导致与富含非增强的高GC MOL%基因组共同移民,减少了测序depth和Contig组装。因此,我们开发了一种杂种方法,其中AOA和病毒基因组是从低浮力DNA组装而成的,随后映射13 C同位素富集的高浮力密度DNA读取以识别AOA的活性。元基因组组装的基因组在两种土壤之间是不同的,并且代表了广泛的活性种群。识别64个AOA感染病毒运营分类单元(投票),与先前特征的原核生物病毒没有明确的相关性。这些投票在土壤之间也有所不同,其中42%的富含宿主的13 C富集。大多数人被预测为能够溶裂性,辅助代谢基因包括一种AOA特异性多孔氧化酶,表明感染可能会增强对中央代谢功能所必需的铜摄取。这些发现表明AOA的病毒感染可能是硝化过程中经常发生的过程,可能会影响宿主生理和活性。
硝化和反硝化生物过程用于去除废水处理中的氮,可提高出水水质,从而减少接收介质中的硝化和随后的氧气消耗;进一步将输送到沿海地区的氮降低到防止沿海水体富营养化的水平[1]。硝化是一个自养需氧过程,通过两个连续的反应将铵转化为硝酸盐:NH 4 + NO 2 – NO 3 –。在铵氧化的第一步中,铵被铵氧化细菌转化为亚硝酸盐,在第二步中,亚硝酸盐被亚硝酸盐氧化细菌转化为硝酸盐。众所周知,硝化生物的比例随着废水 C/N 比的增加而减少。反硝化是一种异养缺氧过程,通过反硝化生物体将硝酸盐转化为气态氮,反应顺序如下:NO 3 – NO 2 – NO N 2 O N 2 [2]。在废水处理中,硝化和反硝化通常分两个步骤进行,因为这两个过程的环境条件不同。废水的生物处理需要培养专门的细菌种群,这些细菌种群可通过固定化等工程技术来强化和加速。事实上,生物过滤器相对于活性污泥的主要优势在于其致密性和在废水生物处理中的效率 [3]。通常,生物膜被描述为基质包裹的微生物,它们粘附在表面和/或彼此上,产生一个动态环境,其中组成微生物细胞似乎达到体内平衡,并被最佳地组织起来以利用所有可用的营养物质。尽管有相当多的综合评论涵盖了生物膜特征和生物膜形成 [3],但它们通常不太强调生物物理原理在生物膜中的作用 [4]。在本研究中,我们根据最近的技术和理论进展重新审视膜催化生物物理模型,以及如何利用它们来强调膜介导硝化和反硝化的细节。我们研究了氮浓度在膜催化中可能造成的影响,并将注意力集中在用于确定分配常数的技术上。
在饮用水生产过程中使用快速砂过滤(RSF),用于去除颗粒,可能有害的微生物,有机物质和无机化合物,例如铁,锰,铵和甲烷。但是,RSF也可用于去除某些有机微污染物(OPM)。在这项研究中,可以通过生物增强来刺激填充全尺度RSF的沙子的柱子中的拆卸(即用另一个RSF的沙子接种RSF和/或生物刺激(即添加刺激微生物生长的营养素,维生素和微量元素)。结果表明,柱中的PFOA,卡马西平,1-H苯并二唑,苯并二氮酸酯和二氨二醇的去除量很低(<20%)。普萘洛尔和双氯芬酸的去除率更高(50 - 60%),可能通过吸附过程发生普萘洛尔去除,而对于双氯芬酸,尚不清楚去除是否是物理化学和生物学培训的组合。此外,生物学和生物刺激导致38天后加巴喷蛋白和美托洛尔的99%去除,孵育52天后去除99%。没有生物刺激的生物仪柱显示52天后加巴喷丁和美托洛尔的去除率为99%,在80天后进行了Acesulfame。相比之下,非生物仪的柱未去除加巴喷丁,去除<40%的美托洛尔,仅在孵育80天后才显示出99%的丙硫酸含量。去除这些OMP与铵氧化和氨氧化细菌的绝对丰度负相关。16S rRNA基因测序表明,丙硫酸含量,加巴喷丁和美托洛尔的抗粉化与特定细菌属的相对丰度呈正相关,这些属的物种含有异养和有氧或有氧或硝化的代谢。这些结果表明,RSF的生物提升可以成功地去除,在这种情况下,生物刺激可以加速这种去除。
病例钢钢通常用于齿轮和轴承应用。这类材料的低碳含量可为不同生产技术(如形成,锻造和焊接)提供出色的加工性。但是,低碳含量限制了这组材料的可靠性。一种特殊的热处理被称为病例硬化,对于提高这些材料的可耐用性是必要的。这种热处理是化石或硝化的,然后进行了亚分化的强化操作以改善表面硬度。渗碳的局限性是该过程耗时,薄壁的零件可能会变形[1]。长时间的时间使这个过程不吸引小批量尺寸的织物。此外,发现仅马氏体结构在材料的耐磨性方面不利[2]。说到耐磨性,仅产品的磨损可能导致多达全国国内生产总值的4%的经济成本[3]。低合金钢的病例硬化主要导致马氏体微观结构,因为几乎所有碳都在马氏体内捕获[4]。调节这些产品通常是为了改善工件的延展性。关于耐磨性,诸如碳化物之类的次级阶段比单纯的马氏体微观结构更优选。为了形成碳化物(VC)或碳化钨(WC)等碳化物,需要超过500℃的高温温度[5]。但是,这些形成碳化物的元素通常不存在或仅在病例钢钢内以较小的比率存在。它们的缺席阻碍了次级碳化物的降水的影响,从而限制了最终部分的耐磨性。因此,需要替代仅碳增强的替代方案,以进一步改善病例钢钢的部分。基于激光的定向能量沉积(DED-LB/M)Pro-VIDESA有望altertantiveto病例硬化,用于调整产品的表面硬度[6]。DED-LB/M中的灵活处理允许生成三维结构,修复磨损的表面或沉积耐磨性覆盖层到高度载荷的表面上。由于可以同时使用DED-LB/m同时使用多种粉末材料,因此可以局部调整最终工件的化学成分[7]。这种高灵活性打开了在需要的情况下在具有量身定制特性的自由形式表面上涂上涂料的可能性。应用的一个潜在领域是将渗碳产品代替仅以小批量制造的大零件。这样做,可以进行长时间的固定时间。DED-LB/M维修应用程序的巨大潜力也使当地磨损的配件进行翻新。使用DED-LB/M进行维修应用,需要产生具有与先前碳液材料相似的材料硬度的硬表面。知道只有固定钢的马氏体硬化产品的前提不利,可以添加进一步的合金元素,以提高关键特性,例如耐磨性或硬度。结合了例如,钨可以帮助改善固醇溶液加强以及高温耐药性的材料的性质[8]。