研究人员创造了一种含细菌的涂层,可以改变废水处理

匿名用户 2020年11月1日 pm6:27 阅读 10

人类活动是造成水污染的主要原因,从家庭等来源到工业污染物(例如有毒废物或化学径流)。这会损害生态系统并影响旅游业,公共卫生和整体经济。由于80%的废水未经处理,有效的废水处理对于解决全球水污染至关重要。沃里克大学和萨里大学的研究人员已经生产出一种生物涂层,它具有使水处理过程变得非常容易的潜力。

固定细胞的一种方法是使用生物涂层,生物涂层是将细胞包裹在液体中并且还可以使其在干燥状态下保持稳定的多孔物质。诸如乳胶之类的材料可用于废水中,一旦水蒸发,该涂层便会限制细菌的生长。这意味着细菌保持新陈代谢活跃,但在干膜中不会生长,而在重新水合后会恢复正常。大多数生物涂层的问题在于它们通常孔隙率低,因此营养物质和代谢产物很难通过。

废水中的有害污染物可以通过生物催化剂去除,这些生物催化剂是有助于加快化学反应的生物(例如细菌)。**常见的污染物是氮化合物,可导致富营养化(藻类过度生长,通过消耗可用的氧气杀死水生动物。)有用的细菌是必需的,可以去除氮化合物,但一旦过程结束,则很难从液体中去除。并可能含有有毒的代谢废物。

生物催化剂酶(Enzyme). - ppt download

细胞固定化是一种通过将细菌捕获在基质中而将其与废水物理分离的技术,这使生物催化剂的分离,存储和运输变得更加容易,并且还可以提高生产率以提高流程效率。但是,大多数用于细胞固定的材料都有缺点。理想的材料应具有较高的渗透性,以使诸如营养素之类的分子穿过屏障,从而使细菌得以生存,并且足够稳定以至于可以长时间使用而不会分解。

华威大学教授兼BonLab负责人Stefan Bon与萨里大学的研究团队合作制造了多孔生物涂层。通过在乳胶涂料中添加硬质粘土纳米管(卤化物),该团队能够提高生物涂料的渗透性,同时仍保持其稳定性。中空的埃洛石防止乳胶堆积得太紧密,几乎没有空隙,这就是为什么乳胶通常孔隙率低的原因。选择使用的乳胶,以使其对生物催化剂(在这种情况下为大肠杆菌)无毒并且在室温下稳定。研究人员在生物涂层中检测到了大肠杆菌的代谢活性,并得出结论,添加埃洛石纳米管可以提高细菌的生存能力。

通过增加生物涂层的渗透性,细菌能够更好地在涂层中存活并随后恢复正常功能。这些发现有可能极大地增强废水处理能力。通过使重新获得用于处理废水的细菌的过程更容易,处理变得更快,并且细菌可以使用更长的时间,因为它们可以干燥状态保存并保持活力。尽管在这项研究中使用了大肠杆菌,但科学家表示生物涂层可以轻松地适应其他细菌和其他用途。这项合作的结果可能会提高生物燃料和沼气的生产,同时进行更有效和广泛的废水处理,所有这些都将减少空气和水的污染并惠及环境。

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