秸秆衍生碳量子点的高效合成，促进食物垃圾和过量污泥的高负荷共消化产甲烷性能,Chemical Engineering Journal

秸秆衍生碳量子点的高效合成，促进食物垃圾和过量污泥的高负荷共消化产甲烷性能
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2024-10-18 , DOI: 10.1016/j.cej.2024.156792
Qiang Liu, Haoyu Zhang, Haozhen Wang, Shenggeng Zhao, Yeqing Li, Lu Feng, Junting Pan, Hongjun Zhou, Chunming Xu

厌氧消化 （AD） 作为有机废弃物资源回收的关键技术，在将高负荷有机物转化为沼气方面面临着效率低下的挑战。本研究构建了以食物垃圾和超负荷污泥为共基质的高负荷 AD 系统。研究了秸秆碳量子点 （CQD） 对 AD 系统性能的促进作用和机制。用 H2O2 和乙酸对秸秆进行氧化预处理，将水热合成 CQD 的产率提高到约 40%。进一步探讨了不同 CQD 对 CH4 产量性能的影响。添加 CQD 后，发酵罐的累积 CH4 产量性能得到改善。以预处理秸秆为原料合成的 CQD 和以小球藻为氮源合成的氮掺杂 CQD 表现出具有竞争力的促进性能，分别提高了 CH4 累积产量 17.71% 和 8.87%。这些CQD可以有效地加速溶解有机物的降解，从而提高CH4的产量性能，其中由预处理的秸秆合成的CQD效果最为显著。电化学分析和微生物与性能参数之间的相关性分析表明，这些 CQD 建立了电子导电网络以增强系统的电子转移。这种良好的导电条件富含氢营养型产甲烷菌 （Methanosarcina）、电活性细菌 （Clostridium_sensu_stricto_1） 和水解酸化细菌 （norank_f__Bacteroidetes_vadinHA17）。 本研究通过绿色方法显著提高秸秆衍生 CQD 的产量，并通过研究高负荷 AD 系统中系统性能与微生物之间的相关性，深入揭示了生物质衍生 CQD 的潜在促进机制。

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更新日期：2024-10-22

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