电场耦合煤基炭膜灭菌系统处理模拟压载水的研究

发布时间：2020-04-20 19:38

【摘要】：自20世纪末起,由于船舶压载水排放量的逐年增加,衍生出了各类生态、经济、食品健康问题。国际海事组织(IMO)明确规定船舶压载水必须经过处理后满足相关要求才能排放。因此,本论文针对压载水公约中涉及到的外来生物入侵所引发的环境危害问题,构建了电场耦合煤基炭膜灭菌系统,实现对模拟压载水中的霍乱弧菌和大肠杆菌的高效处理。论文考察了电压、菌株类型和浓度、蠕动泵转速、电导率、电极间距等条件对模拟压载水中霍乱弧菌和大肠杆菌的去除能力,并利用扫描电镜(SEM)对处理前后细菌形态以及炭膜形貌和结构特征进行分析。研究结果表明:随着模拟压载水中细菌浓度的增大,处理系统的通量和灭菌率逐渐降低,当浓度低于5.00×104 CFU/mL时,灭菌率可达到100%;蠕动泵转速为7.5 rpm时处理系统的灭菌效率可达到100%,继续增大转速尽管可以提高模拟压载水的渗透通量,但同时也不可避免地使一些细菌在被灭杀之前便渗透过炭膜;增加模拟压载水的电导率有利于产生更多的总余氯(TRC),进而提高处理系统的灭菌率和渗透通量;炭膜电极的渗透通量会随电极间距的减小而呈下降趋势,这是由于小间距会产生强电场,从而加剧电化学反应,阻碍膜的渗透。论文进一步利用气相色谱-质谱联用仪分析了不同操作电压下系统灭菌处理后模拟压载水中产生副产物卤代烷烃的浓度,其中检测的卤代烷烃组分主要包括CHC13、CHC12Br、CHClBr2和CHBr3四种物质,并以上海洋山深水港为例,采用由阿姆斯特丹自由大学开发的MAMPEC v3.0软件对灭菌后的压载水进行环境风险评估。研究结果表明,CHClBr2的风险商值RQ在3.0 V电压灭菌下为0.99,处于风险限的边缘,其余测得的风险商值RQ均较低,由此可见,当灭菌系统施加的电压小于3.0 V时,灭菌系统释放的卤代烷烃的浓度不会对海域环境造成威胁。
【图文】：

支撑体的选择上做出了大量的研究和比较，炭膜的机械强度得到了很大的提升，逡逑其孔隙的结构也得到了相应的改善，炭膜种类的增加也满足了人们对不同分离的逡逑需求（炭膜分类如图１．４），拓宽了炭膜的应用领域［２６］。逡逑炭膜逡逑■邋■逡逑Ｉ逦Ｉ逡逑按形状逦按分离机理逡逑｜逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑平板炭膜逦支撑炭膜逦毛细管炭膜逦分子筛炭膜逡逑图１．４炭膜分类图逡逑Ｆｉｇ．邋１．４邋Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃａｒｂｏｎ邋ｍｅｍｂｒａｎｅ逡逑由碳材料制备的多孔隙炭膜在许多工业领域备受关注。２０世纪９０年代开始，逡逑大连理工大学碳资源综合利用开发实验室便从事于炭膜领域的研究，取得了很多逡逑优秀的成果，其中主要致力于中空纤维炭膜、沥青基平板状炭膜、酚醛树脂基及逡逑管状煤基炭膜的制备和研究［２７］。逡逑炭膜的优势：逡逑（１）

（３）检查装置的气密性：将与管路连接的炭膜浸入蒸馏水中，调整循环水式逡逑真空泵使其呈逆时针抽入空气，观察蒸馏水中炭膜两端胶水密封性是否良好以及逡逑管壁上产生的气泡是否均匀密集，若出现漏气情况，则需及时更换，否则会引起逡逑设备内压力出现偏差，压力表示数不准确。逡逑（４）将管路未与炭膜连接的一端浸入装有蒸馏水的烧杯中，，调整循环水式真逡逑空泵使其呈顺时针抽入蒸馏水，设备运行约１５ｍｉｎ，保证连接好的管路设备中注满逡逑蒸馏水。逡逑（５）根据所需的菌液浓度配制模拟压载水，将其倒入烧杯中，把炭膜全部浸逡逑入并放置于压载水中央，直流稳压电源的正极连接炭膜，负极与钛板相连。逡逑（６）启动电源，运行并调节设备，待压力表示数相对稳定后，开始进行实验逡逑记录。逡逑
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U664.9

【参考文献】

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本文编号：2634887