过硫酸盐的可见光活化及其对细菌的杀灭机理研究

发布时间：2023-03-23 21:53

　　随着社会高速发展,需水量的增加和水体污染都使清洁水源的获取面临挑战,而且水中存在致病菌会对人类和动物造成一系列的水源性疾病,需要对水进行消毒及再循环利用。然而,传统的物理化学消毒方法在应用过程中暴露出诸多缺陷。氯系消毒处理会产生具有致癌的副产物;紫外线处理的持续性短,易发生细菌复活;臭氧的设备复杂,成本昂贵。这些都使得其在水体消毒处理中的效率低下,所以急需寻找一种环保、高效、可持续性的处理方法。基于活化过硫酸盐的高级氧化技术因其具有更强的消毒能力、节能环保、不生成毒害副产物及可实现系统自净化等优势近年来倍受研究者关注。但是由于目前所采用的活化过硫酸盐的方法仍然存在局限性,如活化剂的稳定性、重复性、浸出和结垢等问题仍然需要面对。此外这些催化剂的复杂性增加了大批量生产了实际应用成本。因此,本论文的工作是需要寻找一种环境友好的活化方法,并研究其杀菌机制。本论文主要的研究内容如下:(1)利用环保可再生的可见光活化过硫酸盐,选用模型菌株大肠杆菌K-12进行杀灭,可在120 min内将10⁷ cfu/mL的菌液完全杀灭,证实了活化的可行性。在体系杀灭细菌的过程中,发现体系中主...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 高级氧化技术
        1.2.1 光化学氧化
        1.2.2 电化学氧化
        1.2.3 Fenton氧化
    1.3 基于过硫酸根自由基的高级氧化技术
        1.3.1 过硫酸盐的活化方式及机理
            1.3.1.1 热活化
            1.3.1.2 紫外光活化
            1.3.1.3 过渡金属离子活化
            1.3.1.4 碱活化
            1.3.1.5 碳基材料和醌类物质活化
        1.3.2 基于过硫酸盐高级氧化技术在杀菌方面的应用
        1.3.3 基于过硫酸盐高级氧化技术的杀菌机理
    1.4 研究目的、意义和内容
第二章 实验部分
    2.1 试剂和仪器
        2.1.1 化学试剂
        2.1.2 仪器设备
    2.2 表征方法
        2.2.1 X射线衍射(XRD)
        2.2.2 扫描电镜分析(SEM)
        2.2.3 紫外可见漫反射光谱
        2.2.4 XPS能谱分析
        2.2.5 VSM磁力测试
    2.3 分析方法
        2.3.1 香豆素荧光检测
        2.3.2 PS浓度测定
        2.3.3 EPR测定
    2.4 细菌菌种及细菌悬浮液制备
    2.5 杀菌性能研究
        2.5.1 实验装置
        2.5.2 杀菌性能实验
        2.5.3 环境参数调节
            2.5.3.1 光源影响
            2.5.3.2 温度影响
            2.5.3.3 体系离子影响
            2.5.3.4 初始PS浓度影响
            2.5.3.5 初始菌浓度影响
            2.5.3.6 初始pH影响
        2.5.4 杀菌机理研究
            2.5.4.1 活性氧物种淬灭实验
            2.5.4.2 胞内活性氧物种水平测试
            2.5.4.3 酶活检测
            2.5.4.4 染色体DNA检测
            2.5.4.5 细菌形貌观察
第三章 可见光激活过硫酸盐杀灭大肠杆菌及其机理研究
    3.1 前言
    3.2 实验步骤
    3.3 结果与分析
        3.3.1 可见光激活过硫酸盐体系的杀菌性能
        3.3.2 VL/PS体系的杀菌机理
        3.3.3 温度对PS活化的影响
        3.3.4 pH、溶解氧和无机阴离子对VL/PS的影响
        3.3.5 细菌死亡机制
        3.3.6 广谱性杀菌测试
        3.3.7光热实验
    3.4 小结
第四章 可见光协同复合磁性碳材料活化过硫酸盐杀菌研究
    4.1 前言
    4.2 实验步骤
        4.2.1 材料合成
        4.2.2 实验步骤
    4.3 结果与分析
        4.3.1 材料表征
        4.3.2 MC2/VL/PS体系的杀菌效果
        4.3.3 MC2/VL/PS体系杀菌机理
        4.3.4 细菌死亡机制
        4.3.5 广谱性杀菌测试
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文
致谢



本文编号：3768820