船舶压载水光催化灭活与快速检测技术研究

发布时间：2020-05-05 21:05

【摘要】：近年来,船舶压载水排放已成为海洋生物入侵与生态环境破坏的重要肇因,船舶压载水的高效灭活与快速检测成为该领域的重要研究热点。基于此,本文制备了紫外催化改性负载型纳米二氧化钛(TiO_2),考察了其对压载水微生物的灭活效果与机理,为快速检验灭活效果,进一步考察了两种快速检测仪对实验室模拟压载水的快速检测效果。首先,利用响应曲面法得到改性催化剂的溶胶-凝胶法最优制备条件:负载次数15次,煅烧温度445℃,煅烧时间2 h,并制备了不同含量Ag、Fe和Gd掺杂的改性催化剂。扫描电镜结果表明,在微观下表面形貌较好,团聚现象有所改善;X射线衍射表明均出现锐钛矿相,且粒径均比改性前小;能谱分析表明催化剂分别实现了较好的Ag、Fe、Gd元素掺杂。利用不同含量(0.4%、0.7%和1%)Ag、Fe和Gd的改性催化剂进行灭活试验,结果表明掺杂1%含量的Ag时达到最优效果。基于获得的最优催化剂,考察了连续流条件下,紫外光催化改性纳米TiO_2对大肠杆菌、肠道球菌和二形栅藻的灭活效果与机理。与单纯紫外灭活相比,紫外光催化改性纳米TiO_2能够减少灭活时间至少8 s,且丙二醛含量增加更多,超氧化物歧化酶活性降低更明显,叶绿素a减少更多,表明紫外光催化改性纳米TiO_2显著提高了对微生物细胞的破坏效果。考察了温度(12℃、22℃和32℃)、盐度(淡水、15‰和30‰)与紫外光波长对灭活效果的影响。结果表明12℃、淡水与长波紫外线条件下,系统对压载水微生物的灭活效果最好。在压载水灭活实验基础上,为进一步考察与检验灭活效果,快速准确的判定系统是否处理达标,并判断藻细胞浓度、存在死藻、盐度和浊度等影响因素下,调制叶绿素荧光法与综合荧光法对模拟压载水的快速检测效果,结果表明综合荧光法的快速检测更准确。利用BP神经网络较好模拟了实验室模拟压载水的快速检测过程,得到各因素的重要性排序为:综合荧光法:藻细胞浓度存在死藻盐度浊度;调制叶绿素荧光法:存在死藻藻细胞浓度浊度盐度。
【图文】：

装置图,装置图,烧杯

际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》以及国际海洋压载水处室人工配置不同反应体系试验用水，大于 50 微米的微生物在灭除，，大于 10 微米小于 50 微米的微生物选取二形栅藻，细菌选取目标物，由于霍乱弧菌是人类霍乱的病原体，为保证安全，所以试验对象。试验用水参数的配制参考中国近海海水大部分平均水保持在 22℃左右，通过添加氯化钠使溶液保持盐度 15‰，pH 保过添加膨润土大概保持在 10 NTU[55]。催化静态试验方法试验考察负载型改性纳米 TiO2在紫外灯照射下灭菌性能，其试应器主体为四周封闭（锡箔纸包裹）中间放置一个烧杯的长方体平行固定放置到反应器的最上方，挡光板为由锡箔纸包裹的可反应液的均匀，将装有反应液、催化剂和搅拌因子的烧杯放到磁

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哈尔滨工程大学硕士学位论文表 2.4 大肠杆菌分光光度值测定结果值 1.516 0.357 0.259 0.208 0.166 106） 400 96 74 49 35
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.9

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