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工艺技术 氮和亚硝酸盐进入到厌氧氨氧化菌内部具体发生了些什么? [复制链接]

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京东
根据氨的好氧氧化过程,羟氨(NH2OH)是该过程中最重要的中间产物。因此,科学界大牛们认为,既然厌氧氨氧化过程中氨也被还原,那么厌氧氨氧化过程中也可能存在羟氨中间产物。最后经过商议“嗯,咱们暂时把羟氨当成是厌氧氨氧化当成是中间产物吧”。就这样,羟氨作为厌氧氨氧化中间产物这一共识一直持续了10年。

另外,科学家们在研究厌氧氨氧化反应过程中,还检测到了肼(N2H4)的存在。

备注:N2H4是火箭的燃料。当在厌氧氨氧化菌内发现肼后,科学家和记者们都很兴奋,甚至有些记者直接说可以提取肼供给红箭推进器用,网站的报道和转载处于热情奔放的状态,一直持续到去年。

关于代谢机理研究。

【已知】

(1)厌氧氨氧化反应底物是氨氮和亚硝酸盐,产物是硝酸盐和氮气

(2)假定两种中间产物,一种是NH2OH(羟氨),另一种就是N2H4(联氨)。

(3)根据15N示踪试验,产物中的N2的两个氮原子,一个来自氨氮,一个来自亚硝酸盐。

【问】这些物质都是通过什么途径相互转化的呢?

【答】人们推测Anammox可能代谢途径是这样的:亚硝酸盐一部分变成硝酸盐,一部分变成羟氨,羟氨和氨氮变成N2H4,然后N2H4在脱去氢,变成氮气,如下。

环保之家.JPG


该途径中所有的中间产物都涉及,所有的反应都可进行,因此这个代谢过程被提出之后一直被科学界认同。不认同也没有办法,因为当时除了Kuenen,其他人都没有厌氧氨氧化菌,更别说研究了。

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1 条评论

 楼主| 氨氧化  畅意三江水  发表于 2021-3-28 13:54:44 | 显示全部楼层
厌氧氨氧化现象最初是在反硝化流化床中发现的。当时在反应器中发现氨氮和硝酸盐氮同时减少的现象,因此最初科学家们认为厌氧氨氧化的反应机理主要是氨氮和硝态氮通过化学转化生成氮气:

NH4+ + NO3-→ N2

1996年,Kuenen的一个叫格拉芙的博士利用各种高大上、小编暂时没机会使用过的先进检测设备对厌氧氨氧化反应机理进行更深入的探索研究。发现厌氧氨氧化反应中和氨氮作用的物质不是硝酸盐氮,而是亚硝酸盐氮,专业点来说就是NO3-不是反应过程中的电子受体,而NO2-才是最合适的电子受体,公式被改写了。

NH4+ + NO2-→ N2

1996年Jetten等通过Gibbs函数(化学反应自由能)计算以及一些化学计量学的方法,再根据厌氧氨氧化的基质及产物的变化,推导出厌氧氨氧化反应的化学方程式,如下:

1NH4++ 1.32NO2- + 0.066HCO3- +0.13H+ → 1.02N2 + 0.26NO3- +0.066CH2O0.5N0.15 + 2.03H2O

从这个公式看,


厌氧氨氧化反应器的进水亚硝酸盐的比例要高一些;

出水会产生一定比例的硝酸盐;

反应器消耗氢离子,pH会有所升高。

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