基于藻酸盐-纤维素纳米纤丝水凝胶固定小球菌增强水产养殖废水修复效率的研究

本研究开发了一种由藻酸盐（ALG）和纤维素纳米纤丝（CNF）构成的可生物降解水凝胶支架，用于固定小球菌（Chlorella sp.），以提升对水产养殖废水的修复（phycoremediation）效率。结果表明，含0.1% CNF的N1水凝胶具有最佳结构稳定性和溶胀性能，能有效去除废水中48–82%的磷酸盐（PO43?）、铵盐（NH4+）及硝酸盐（NO3?）等营养物，为可持续水产养殖提供了低成本、可重复使用的绿色解决方案。

　　

章节亮点

材料

实验室保存有小球菌（Chlorella sp.）原种。用于原位藻类修复实验的水样采集自Cirata水库浮动网箱养殖区（坐标：6°44′22.1”S, 107°16′48.8″E）。海藻工业固体废弃物由CV Agar Sari Jaya公司（玛琅市）提供。所有化学试剂——氯化胆碱、海藻酸钠、柠檬酸和草酸——均购自Himedia公司（印度），硫酸和乙二醇除外。

小球菌的生长曲线

在42天的时间里，通过测定光密度（OD₅₈₀）评估了小球菌（Chlorella sp.）的生长曲线，结果如图1所示。所得生长曲线呈现典型的S型模式，最初几天为延滞期。随后从第5天到第12天进入指数生长期。培养物在第24天达到其峰值光密度（1.242 ± 0.084），随后进入稳定期并开始逐渐下降。这一观察结果与...

结论

本研究成功建立并评估了一种ALG-CNF水凝胶支架，用于固定小球菌（Chlorella sp.），专门用于水产养殖废水的藻类修复。利用绿色深共熔溶剂（DES）方法，从海藻加工废料中提取纤维素纳米纤丝（CNF），并将其掺入藻酸盐基水凝胶中以改善其结构和功能特性。值得注意的是，在所有测试的配方中，N1水凝胶（含3%藻酸盐和0.1% CNF）始终表现出最有利的...

缩写

DES：深共熔溶剂

CNF：纤维素纳米纤丝

ALG：海藻酸钠

ALG-CNF水凝胶：藻酸盐-纤维素纳米纤丝水凝胶

FTIR：傅里叶变换红外光谱

FAO：联合国粮食及农业组织

TDS：总溶解固体

BOD?：五日生化需氧量

COD：化学需氧量

SEM：扫描电子显微镜

RGB：红、绿、蓝

ATR：衰减全反射

TEMPO：2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基自由基

APHA：美国公共卫生协会

作者贡献声明

Safrina Dyah Hardiningtyas： 文稿审阅编辑、可视化、监督、资源获取、资金获取、数据整理、概念化。Crouise Glenn： 初稿撰写、方法论、研究调查、形式分析。Iriani Setyaningsih： 文稿审阅编辑、监督、数据整理。

资金来源

本研究由日本 Kurita Water and Environment Foundation (KWEF) 通过 Kurita 海外研究基金资助，项目负责人为 Safrina Dyah Hardiningtyas，资助号：22PId100。

利益冲突声明

作者声明以下财务/个人关系可能被视为潜在利益冲突：Safrina Dyah Hardiningtyas 报告称IPB大学提供了设备、药品或物资以及写作协助。Safrina Dyah Hardiningtyas 报告称 Kurita Water and Environmental Science Foundation 提供了财务支持。如果有其他作者，他们声明没有其他已知的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢CV Agar Sari Jaya Malang公司提供了海藻工业固体废弃物（ISWB），并感谢印度尼西亚国家研究与创新局（BRIN）的生物制品综合实验室（ILaB）通过BRIN电子科学服务平台提供的设施支持。