表面功能化的结构化聚烯填充剂的性能,用于生物炼过器中的多烯去除

科学领域:

• 环境工程 环境工程
• 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:

• 填充剂对于生物炼过器 (BTF) 的效率至关重要.
• 通常使用聚烯填充剂,但可能导致压力损失和长时间启动.
• 填充剂的表面修改可以提高生物相容性和运行性能.

研究的目的:

• 开发使用聚多巴胺 (PDA) 和阴性聚烯胺 (CPAM) 修改的新型结构聚烯填充剂.
• 评估这些修改后的填充剂对减少压力损失和缩短BTF的启动时间的影响.
• 评估使用这些改性填充剂的BTF的增强生物相容性和烯消除能力.

主要方法:

• 结构聚烯填充剂被PDA和CPAM修改.
• 热力学和扩展的德贾古因-兰多-维维-奥弗比克 (DLVO) 理论被应用来评估生物相容性.
• 根据启动时间,压力损失和烯消除能力评估了BTF的性能.
• 分析了生物膜特征,包括粘附强度和细胞外聚合物质 (EPS) 含量.
• 研究了与烯降解相关的微生物社区结构和基因表达.

主要成果:

• 两种PDA和CPAM修饰的填充剂都改善了生物相容性.
• 与PDA修改的填充剂相比,CPAM修改的填充剂导致BTF启动时间更短.
• 最大消除能力达到75.52g·m−3·h−1 (PDA) 和78.62g·m−3·h−1 (CPAM) 在载率为97.26g·m−3·h−1.1的托中.
• 在早期操作过程中,CPAM修改的填充生物膜显示了增强的粘合强度和EPS含量.
• 在启动过程中,CPAM修改丰富了降解多的细菌,并升调了关键的催化基因.

结论:

• 用PDA和CPAM对聚烯填充剂的表面修改有效地提高了BTF性能.
• 经过CPAM修改的填充剂在减少启动时间和增加多烯消除能力方面表现出卓越的有效性.
• 增强的性能归因于改善的生物膜形成,更高的粘附强度和有利的微生物社区转移.
• 这些修改后的填充剂代表了使用BTFs有效去除挥发性有机化合物 (VOC) 的有希望的进步.