在无氧条件下揭示分子DOM反应组和转换与多功能纳米复合材料相结合:跟踪潜在的代谢组和途径
Manal Ali1, Jibao Liu2, Eunsang Kwon3
1Civil Engineering Department, Aswan University, Aswan, 81511, Egypt; Department of Civil and Environmental Engineering, Institute of Science Tokyo, Meguro-ku, Tokyo, 152-8552, Japan.
Chemosphere
|January 21, 2025
概括
用金属合的水炭可通过改善溶解的有机物转化和增加甲回收来增强牲畜便的无氧消化. HC@MnCl2显著提高了生物气的生产,而HC@NiFe2O4的有效性有限.
科学领域:
- 环境科学与工程环境科学与工程
- 生物技术是生物技术.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 牲畜便 (LSM) 的无氧消化 (AD) 被耐火材料挑战,抑制微生物活动和气体产生.
- 在LSM-AD中溶解有机物 (DOM) 复杂性需要理解分子相互作用以优化过程.
- 金属合水炭 (HCs) 是作为加速AD和改善污染物清除和生物能量回收的补充剂.
研究的目的:
- 调查DOM在LSM-AD期间的分子相互作用和转变,当补充金属化HC时.
- 评估不同金属化对AD效率和甲生产的影响.
- 阐明HCs在调节DOM组成和反应性方面的作用,以提高生物能源回收.
主要方法:
- 为LSM-AD进行了批量模式实验,使用各种金属化HC.
- 富里埃变换离子循环子共振质谱 (FT-ICR MS) 用于全面的DOM分析.
- 用数据挖掘技术,分子网络和KEGG数据库来分析DOM转换和代谢途径.
主要成果:
- 添加HC@MnCl2显著增加了甲产量 (是对照的1.77倍),通过促进类分子和减少DOM.中的高度不和类分子.
- 添加HC@NiFe2O4导致DOM高度不和分子的积累和低甲的产生,这表明溶性微生物产品的降解效率低.
- 分子网络揭示了HC@MnCl2的CHO主导转换和HC@NiFe2O4的N主导转换,与观察到的AD性能相关.
结论:
- 金属合的碳化合物,特别是HC@MnCl2,可以有效调节DOM成分,并在LSM-AD期间增强甲回收.
- 了解DOM分子转化对于识别有效的AD补充剂和优化从牲畜便中生产生物能源至关重要.
- 这项研究提供了对LSM-AD-DOM相互作用的复杂矩阵以及生物可用性和反抗性化合物的命运的见解.
