古洛糖菌对高盐含酚废水降解特性地初步探究.doc

古洛糖菌对高盐含酚废水降解特性的初步探究 1、相关定义 1.1、复杂网络的基本概念 介绍了复杂网络平均最短路径长度、聚类系数、度及度分布这三个最主要拓 扑特性的概念以及定义式,并较为详尽的阐述了目前人们对这三方面的研究成 果。此外介绍了复杂网络的小世界效应以及无标度特性。 10 1.2、类凝胶网络的一般描述及定义 凝胶(Gel)是一个在三维空间交互联结的多孔的固态网络,它以稳 定的形态通过液体介质向四面八方延展,唯一的限制是它的容器[93]。如果 这种固态的网络是由胶体溶胶颗粒构成的,则这种凝胶可称为胶体的;如 果是由亚胶体化学单元组成的,则凝胶就是聚合的。 凝胶有一定的几何外形,显示出固体与液体兼备的性质,即,有弹性 也有粘性。粘性泥沙颗粒悬浮体系中形成的凝胶,质点主要靠分子吸引力 (范德华力)联结,故其结构不稳定,往往具有触变性,即在外力作用下 结构破坏[94]。 凝胶性质取决于固体网络和与之共存的液体。液体存在于网格中间, 它们不会自发流出,与固体处于热平衡状态。如果液体主要是水,则称为 水凝胶(Aquagel or Hydrogel)。如果液体被去除,则余下的脆弱的固体 就是干凝胶或气凝胶(Air Gel)。 关于凝胶的一般性质的描述,可以参阅文献[95]。该文献指出: (1)新形成的凝胶,都含有大量液体,含量可达 95%以上。 (2)凝胶有一定的几何外形,常兼具固体和液体性质,即不同程度地具 有弹性和粘性。 (3)根据分散质点的性质(柔性的或弹性的),以及凝胶的结构特点、 结构强度,凝胶可以分为弹性和非弹性的。由柔性线型大分子形成的凝胶 多为弹性凝胶,如明胶、琼脂。由刚性质点,如 SiO2 形成的凝胶,属于非 弹性凝胶(Non-Elastic Gel)。 (4)弹性凝胶脱水干燥后形成干胶,加水加热溶解形成溶胶;再冷却, 又可以形成凝胶。此过程可以反复进行,故又称此类凝胶为可逆凝胶 (Reversible Gel)。非弹性凝胶脱水干燥后,再置之水中加热,一般不会 形成原来的凝胶,因此,称此类凝胶为不可逆凝胶(Irreversible Gel)。 (5)质点形状对凝胶形成所需的最低浓度大小有影响:形状越不对称, 所需浓度越低。球体颗粒在最松散堆积情况下,形成网络结构所需的最低 体积浓度为 Sc=0.056;实际上许多物质形成凝胶的最低浓度远低於此数值, 例如,明胶 Sc=0.7%~0.9%。 (6)粘性泥沙颗粒悬浮体系中形成的凝胶质点联结的作用力主要是 Van Der Waals 引力,所形成的凝胶网络结构不稳定,往往有触变性,即 第 3 章 粘性泥沙悬浮体系发生类凝胶网络沉降的临界条件 37 在外力作用下结构破坏,静置后结构还可复原。Fe(OH)3、Al(OH)3 以及白 土等形成的凝胶就属于此类结构。 试验和研究表明[95],粘性沙悬浮体系中的细颗粒会发生絮凝而形成更 大尺度的絮团,絮团尺寸和浓度随体系中初始颗粒浓度增大进一步发展, 到一定程度后颗粒-絮团相互搭接形成充满整个空间的网络结构,类似于 凝胶,该过程可称为凝胶化过程(Gelation)。类凝胶网络中的絮团和颗 粒相互联结,以整体的方式发生沉降压缩,出现清浑水交界面是它的一个 外在特征。同时,由于构成网络的絮团和颗粒相互联结,能传递力的作用, 其沉降速度与单个絮团相比要显著减慢。表 3.1 是沉降试验中观测到的类 凝胶网络群体沉降速度与单个初始泥沙颗粒沉速、絮团沉速的对比。从表 3.1 可以看出,沉降试验中的网络整体沉降速度与单颗粒的沉速处在一个 数量级上,而絮团沉速要比单颗粒沉速和网络沉速大两个数量级以上。 表3.1 类凝胶网络群(整)体沉速和絮团沉速、单颗粒沉速的比较 沉降类型 沉速 (cm/s) 沙样来源 沙样粒径 d50 说明 网络 0.00023-0.00299 黄河花园口 0.013mm 梁朝皇试验结果 网络 0.00086-0.0019 黄河花园口 0.008mm 梁朝皇试验结果 单颗粒 0.000129 黄河花园口 0.012mm Stocks 公式 絮团 0.0158 黄河花园口 0.0054mm 夏震寰等(1983) 絮团 0.0985 黄河花园口 0.006mm 熊祥忠等(2001) 在一定的溶液条件下,提高初始泥沙浓度可以缩短凝胶形成时间。当 初始泥沙浓度提高到一定程度以后,凝胶形成时间很短,足以使体系中的 絮团还未来得及沉降就互相连接起来,被纳入整体网络,我们称达到这个 条件所需要的最小初始泥沙浓度为絮网发生的临界泥沙浓度 SC。 1.3、共代谢的概念 微生物的共代谢最早是由美国德克萨斯大学的Leadbetter和Foster发现的。他 们在研究中发现甲烷产生菌P. methanica能够将乙烷氧化成乙醇、乙醛而不能利 用