超声场耦合化学法对饮用水大肠杆菌灭活研究

发布时间：2017-08-12 09:13

  本文关键词：超声场耦合化学法对饮用水大肠杆菌灭活研究

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【摘要】：由于人口激增和工农业生产快速增长,我国不少城乡饮用水源被细菌病毒等污染物严重侵蚀,直接危害着人类健康。而现有的传统饮用水灭菌消毒技术多采用氯为主要消毒剂,氯化消毒效果不高且产生一系列有害的副产物,出水水质难以完全达到国家新颁的生活饮用水卫生标准。因此,研究高效低耗安全的饮用水消毒技术是非常必要的。物理杀菌消毒法(紫外,超声波等)不用或少用化学消毒剂,与化学消毒技术耦合可望显著提高灭菌率、经济性和安全性。鉴于超声场耦合化学法的饮用水消毒技术基础研究较少,本文使用超声场耦合化学法分别在超声槽反应器和实验室自行设计的超声场耦合化学法饮水连续安全处理装置中进行了小试及中试,并研究不同操作条件(单独超声、单独化学试剂消毒、超声功率、化学试剂浓度、作用时间、工艺顺序等)对大肠杆菌灭活效果及安全性的影响。论文的研究结果表明:(1)以100mL的初始浓度为104 CFU/mL的大肠杆菌菌悬液作为研究对象做单独超声处理时,频率为59 kHz的超声场比频率为40 kHz时的灭菌效果要好。功率为90 W,辐射时间60 min,大肠杆菌的灭活效果较佳,对数灭活率为1.8。(2)以100mL的初始浓度为104 CFU/mL的大肠杆菌菌悬液作为研究对象做单独次氯酸钠消毒处理时,随着次氯酸钠浓度的增大,大肠杆菌的灭活效果增加,但同时余氯量也会增大。有效氯浓度为12.0 mg/L的次氯酸钠中反应30 min,大肠杆菌对数灭活率为2.9。(3)以100mL的初始浓度为104 CFU/mL的大肠杆菌菌悬液作为研究对象,用超声槽和次氯酸钠溶液对盛在锥形瓶内的菌悬液进行处理并比较,发现超声波可以有效加强氯的灭菌效果,5 min的超声波预处理使大肠杆菌的对数灭活率提高了95%。(4)用超声场反应装置对大量的含大肠杆菌的模拟水进行中试连续超声处理时,频率70 kHz,功率密度20 W/L,水样体积6.5L,超声辐照时间为1小时内,大肠杆菌的对数灭活率为1.7。(5)综合考虑灭菌效果和余氯量控制,室温下,连续式混响超声场耦合化学法饮水安全处理工艺的最佳工艺是水样在超声频率为100 kHz,功率密度20 W/L下预处理10 min后,进入化学反应罐内与有效氯氯浓度为12.0 mg/L的次氯酸钠进行反应30 min,大肠杆菌对数灭活率4.52。本论文综合研究结果表明,超声场耦合化学法灭杀大肠杆菌具有显著的效果及相当大的优越性。总而言之,超声场耦合化学法饮用水消毒杀菌技术具有广阔的应用前景。
【关键词】：饮用水 超声场 次氯酸钠 消毒灭菌
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O644.3;R123.6
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 研究的背景和意义12-14
• 1.2 超声波在灭菌方面的进展14-21
• 1.2.1 国内超声灭菌进展14-17
• 1.2.2 国外超声灭菌进展17-21
• 1.3 超声波灭菌原理21-27
• 1.3.1 超声空化理论21-24
• 1.3.2 影响空化效果的因素24-26
• 1.3.3 超声空化灭菌机理26-27
• 1.4 超声场耦合化学法灭菌的优越性27-28
• 1.5 本课题的来源及研究的内容28-29
• 第二章 实验设备与检测方法29-42
• 2.1 实验设备29-34
• 2.1.1 超声处理装置29-32
• 2.1.2 连续式超声场耦合化学法饮水安全处理装置32-34
• 2.2 主要实验仪器及试剂34-36
• 2.3 大肠杆菌的分析测试方法36-37
• 2.3.1 平皿计数法36
• 2.3.2 滤膜法36-37
• 2.4 氯含量的分析测试方法37-38
• 2.5 H_2O_2的分析测试方法38-40
• 2.6 实验操作40-42
• 2.6.1 小试消毒灭菌实验操作40
• 2.6.2 扩大中试单独超声的实验操作40-41
• 2.6.3 连续式超声场耦合化学法饮水安全处理的实验操作41-42
• 第三章 大肠杆菌的小试灭活效果42-52
• 3.1 引言42-43
• 3.2 次氯酸钠单独消毒43-45
• 3.3 超声波单独消毒45-48
• 3.3.1 超声场下不同功率对灭活率的影响45-46
• 3.3.2 超声作用时间和频率对灭活率的影响46-48
• 3.4 超声波与氯协同杀菌48-50
• 3.5 章节小结50-52
• 第四章 超声灭菌中试研究52-69
• 4.1 引言52
• 4.2 试验菌种的选择、培植及检测方法52-54
• 4.2.1 试验菌种的选择52-53
• 4.2.2 菌液的配置步骤53
• 4.2.3 灭菌率的检测方法53-54
• 4.3 超声作用时间对灭活效果的影响54-55
• 4.4 超声参数对灭活效果的影响55-62
• 4.4.1 超声电功率密度对大肠杆菌灭活效果的影响55-58
• 4.4.2 超声频率对灭活效果的影响58-62
• 4.5 处理液体积对灭活效果的影响62-64
• 4.6 液体温度对灭活效果的影响64-66
• 4.7 超声场灭活大肠杆菌的主要因素——空化效应66-67
• 4.8 章节小结67-69
• 第五章 连续式超声场耦合化学法饮用水灭菌处理69-75
• 5.1 引言69
• 5.2 正交实验69-74
• 5.2.1 正交实验理论69-71
• 5.2.2 连续式超声场耦合化学法灭菌正交实验设计及分析71-74
• 5.3 本章小结74-75
• 结论、创新与展望75-79
• 结论75-76
• 创新76-77
• 展望77-79
• 参考文献79-86
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果86-87
• 致谢87-88
• 附件88

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本文编号：660814