饮用水活性氧自由基消毒方法及应用实验研究

发布时间：2017-06-10 03:11

  本文关键词：饮用水活性氧自由基消毒方法及应用实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水是生命之源,饮用水安全直接关系人的身体健康和生命安全,对社会的稳定及经济的发展至关重要。消毒工艺是保障饮用水微生物安全的最关键和最后屏障,本文针对饮用水微生物污染问题,开展了饮用水活性氧自由基消毒方法及应用实验研究,利用自制的实验系统,考察了基于大气压强电场放电产生高浓度氧活性粒子协同水力空化技术产生活性氧自由基的效能及影响因素,以人工配水和天然水源水为研究对象,对活性氧自由基的灭菌效率及灭菌机理进行研究,考查了活性氧自由基消毒方法对不同水源水的适用性,及处理后水质变化情况和消毒副产物生成趋势。研究结果表明：(1)大气压强电场放电产生高浓度氧活性粒子协同水力空化技术可以高效制备活性氧自由基,其产生效能受放电功率、原料气体流量、氧活性粒子流量和水流量等因素影响。当放电功率为80 W、氧活性粒子流量为1.0 L/min时,水中活性氧自由基浓度超过8 mg/L,羟基自由基浓度可达到33μmol/L。(2)强电场放电产生高浓度氧活性粒子协同水力空化生成的活性氧自由基可实现水中细菌的高效灭活,投加0.5～0.7 mg/L活性氧自由基可100%杀灭104～106cfu/mL的大肠杆菌,灭菌时间仅需3-10 s,羟基自由基在灭菌过程中起着最关键的作用。(3)活性氧自由基的强氧化性可破坏细菌细胞壁和细胞膜的屏障作用,导致胞内物质外漏,同时活性氧自由基进入细胞内部,氧化降解胞内蛋白质,破坏胞内保护性酶,最终导致细菌的死亡。(4)饮用水活性氧自由基消毒方法对地表水源水有良好的适用性,水库水经0.8～1.2 mg/L活性氧自由基处理1 min,水体微生物指标可达国家《生活饮用水卫生标准》限值,水质得到明显改善,浊度和色度均显著下降,UV254去除率达到68%～76%,没有形成甲醛、溴酸盐,及三卤甲烷和三卤乙酸等消毒副产物。
【关键词】：强电场放电 活性氧自由基 饮用水消毒 灭菌效率 水源适用性
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.25
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题研究背景11-14
• 1.1.1 我国水资源现状11-13
• 1.1.2 饮用水污染来源及类型13
• 1.1.3 饮用水微生物污染与疾病13-14
• 1.2 饮用水消毒处理研究现状14-19
• 1.2.1 常规饮用水消毒技术14-15
• 1.2.2 微生物灭活机理研究现状15-17
• 1.2.3 高级氧化水处理技术17-18
• 1.2.4 高级氧化技术在饮用水处理中的应用发展趋势18-19
• 1.3 研究内容19-21
• 第2章 活性氧自由基产生效能影响因素研究21-34
• 2.1 活性氧自由基产生系统的构成与建立21-22
• 2.2 大气压非平衡等离子体反应器结构22-23
• 2.3 基于大气压强电场放电的活性氧自由基产生机理23-27
• 2.3.1 大气压强电场放电过程中氧活性粒子的生成机制23-25
• 2.3.2 氧活性粒子协同水力空化生成活性氧自由基25-27
• 2.4 活性氧自由基产生效能影响因素实验研究27-31
• 2.4.1 活性氧自由基浓度测定27-28
• 2.4.2 活性氧自由基产生效能影响因素28-31
• 2.5 活性氧自由基中羟基自由基浓度测定31-33
• 2.5.1 羟基自由基浓度测定方法31-32
• 2.5.2 羟基自由基与活性氧自由基浓度关系32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第3章 活性氧自由基灭菌效果与机理研究34-52
• 3.1 实验材料与系统34-35
• 3.1.1 实验菌种34
• 3.1.2 实验用水34
• 3.1.3 实验试剂与仪器34
• 3.1.4 实验系统34-35
• 3.2 实验方法35-39
• 3.2.1 实验菌种培养35-36
• 3.2.2 实验水体配制36
• 3.2.3 活性氧自由基杀灭大肠杆菌的剂量效应和时间效应实验36-38
• 3.2.4 羟基自由基关键作用确定实验38
• 3.2.5 基于强电场放电的不同灭菌方式灭菌效果对比实验38
• 3.2.6 活性氧自由基灭活机理研究实验38-39
• 3.3 样品分析方法39-42
• 3.3.1 灭菌率测定39
• 3.3.2 扫描电镜考查大肠杆菌细胞表面结构破坏39-40
• 3.3.3 透射电镜考查大肠杆菌内部结构变化40
• 3.3.4 超氧化物歧化酶活性测定40-41
• 3.3.5 漏出蛋白含量检测41
• 3.3.6 蛋白质SDS-PAGE聚丙烯酰胺凝胶电泳41-42
• 3.4 实验结果与分析42-51
• 3.4.1 活性氧自由基杀灭大肠杆菌剂量效应42-43
• 3.4.2 活性氧自由基致死大肠杆菌时间效应43-44
• 3.4.3 灭菌过程中羟基自由基关键作用确定44-45
• 3.4.4 基于强电场放电的四种不同灭菌方式灭菌效果对比45-46
• 3.4.5 灭菌过程中大肠杆菌细胞表面和内部结构变化情况46-49
• 3.4.6 活性氧自由基处理大肠杆菌的蛋白质及SOD酶活变化49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 活性氧自由基消毒方法水源水应用研究52-63
• 4.1 实验材料与系统52-53
• 4.1.1 实验用水52
• 4.1.2 实验试剂与仪器52
• 4.1.3 实验系统52-53
• 4.2 实验方法53-55
• 4.2.1 水源水适用性工艺实验53-55
• 4.2.2 活性氧自由基灭菌方法水源水处理实验55
• 4.2.3 水质检测方法55
• 4.3 实验结果与分析55-62
• 4.3.1 活性氧自由基不同水源水适用性研究55-57
• 4.3.2 活性氧自由基对不同季节水源水的灭菌效果57-59
• 4.3.3 活性氧自由基对水源水水质改善效果59-60
• 4.3.4 活性氧自由基处理过程中化学物质的去除情况60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 结论及展望63-65
• 结论63-64
• 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间公开发表论文69-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

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