过硫酸盐对铜绿微囊藻的去除效果和机理探究

发布时间：2017-07-01 17:24

  本文关键词：过硫酸盐对铜绿微囊藻的去除效果和机理探究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：一直以来由于气候变化和水体富营养化,全球范围内蔓延的蓝藻水华威胁着生态系统和人类健康,特别是在作为饮用水水源的江河、水库中普遍存在。在中国,每年湖泊蓝藻水华的爆发已成为严重的水污染问题之一,蓝藻水华污染对目前我国的饮用水安全构成了相当严重的威胁。地表水微藻的季节性增值引发的水体变色和嗅味问题更加给水处理过程带来挑战,难度主要在于水处理设施中细胞浓度的增加和藻类代谢活动中由细胞分泌至周围环境中的代谢产物,以及由于各类因素引起的细胞裂解导致胞内物质的释放,这些物质在饮用水处理过程中还会产生消毒副产物的增加等不利后果的衍生。因此,去除蓝藻细胞和水中的次生代谢产物已成为一项艰巨的任务,亟需开发出一种高效低副产物生成的方法应对饮用水水源中的水华污染。在本文中首先使用过硫酸盐分别对胞外分泌物的三种主要模型化合物进行氧化,检测了处理后的模型化合物降解产物随过硫酸盐投加剂量不同,处理液中总有机碳(TOC)、254纳米处吸光度、Zeta电位和荧光特性的影响。发现了过硫酸盐在处理三种模型化合物时对蛋白质类的特异性降解效果,证明过硫酸盐在对蛋白质类物质进行处理时是具有优势的。同时也发现了,对腐殖酸等小分子物质,过硫酸盐的氧化能力是有限的,无法将它们完全矿化。而后本文中选取蓝藻爆发期间的代表藻种铜绿微囊藻,在实验室条件下培养成纯藻种培养液来模拟藻华爆发期间的高藻水处理的效果。对不同过硫酸盐投加剂量下铜绿微囊藻纯藻种培养液处理后的藻细胞去除率、Zeta电位、藻细胞胞内物质泄露情况和出水中的铁离子浓度等各项指标进行检测。结果表明在过硫酸盐投加量为400μM/L时的效果最好,此时的铜绿微囊藻细胞去除率最高,达到了97.2%。并且由于此时的混凝效果最好,活化剂的投加并不会对出水的铁离子含量有过多影响。同时也发现了过高的过硫酸盐投加量会引起藻细胞的破裂,为实际应用提供了参考。本文进一步对处理后的铜绿微囊藻细胞和上清液中官能团在不同过硫酸盐投加剂量下的变化进行表征,通用官能团的前后变化和不同剂量过硫酸盐的处理对铜绿微囊藻细胞形态的改变来阐述过硫酸盐预氧化处理铜绿微囊藻的机理。结果表明,过硫酸盐的投加使藻细胞胞外分泌物中蛋白质结构中的非共价相互作用因氧化作用而发生改变,最终影响了细胞的沉降性能。并通过不同剂量过硫酸盐的处理对铜绿微囊藻细胞形态从饱满光滑的球形,到细胞膜边界模糊,最终发展到萎缩塌陷至无法维持细胞基本形态而完全破碎这一实验现象进一步证明,适量的过硫酸盐可以得到藻细胞的去除,而过量过硫酸盐的投加反而会造成出水质量不理想的后果。文章证明了在适量的选取过硫酸盐投加量的情况下,过硫酸盐作为一种高级氧化方法既可以行之有效的从水中去除藻细胞,同时又是一种尽可能降低藻细胞破裂的安全去除方法。
【关键词】：高级氧化 过硫酸盐 铜绿微囊藻
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 蓝藻细胞特性11-13
• 1.2.2 目前常用的处理工艺13-14
• 1.2.3 各种氧化剂对藻细胞的效果14-15
• 1.2.4 氧化剂对藻毒素的作用速率对比和水质的影响15-17
• 1.3 过二硫酸盐的性质17-19
• 1.3.1 过硫酸根的活化18
• 1.3.2 通过UV活化降解18-19
• 1.3.3 超声活化19
• 1.3.4 过渡金属活化19
• 1.4 课题研究的目的和内容19-21
• 1.4.1 研究的目的及意义19-20
• 1.4.2 研究的主要内容20-21
• 第2章 实验设备与方法21-26
• 2.1 实验设备与药剂21-22
• 2.2 铜绿微囊藻的培养22-23
• 2.2.1 藻种的选择与培养22-23
• 2.2.2 铜绿微囊藻的细胞浓度测定23
• 2.3 水质指标的测定23-25
• 2.3.1 总有机碳的测定23
• 2.3.2 UV25423-24
• 2.3.3 铁离子浓度的测定24
• 2.3.4 官能团的变化24
• 2.3.5 三维荧光光谱24-25
• 2.4 铜绿微囊藻细胞的表征25-26
• 2.4.1 表面电位25
• 2.4.2 铜绿微囊藻细胞壁完整性的表征25
• 2.4.3 藻细胞形态表征25-26
• 第3章 过硫酸盐对模型化合物的去除效能研究26-41
• 3.1 过硫酸盐对蛋白质的降解效能研究26-31
• 3.1.1 过硫酸盐投加量对牛血清蛋白TOC的去除效果26-27
• 3.1.2 过硫酸盐投加量对牛血清蛋白溶液Zeta电位的影响27-28
• 3.1.3 过硫酸盐投加量对牛血清蛋白溶液UV254吸光度的影响28-29
• 3.1.4 过硫酸盐投加量对牛血清蛋白溶液荧光特性的影响29-31
• 3.2 过硫酸盐对腐殖酸的降解效能研究31-35
• 3.2.1 过硫酸盐投加量对腐殖酸溶液TOC的去除效果31-32
• 3.2.2 过硫酸盐投加量对腐殖酸溶液Zeta电位的影响32
• 3.2.3 过硫酸盐投加量对腐殖酸溶液UV254吸光度的影响32-33
• 3.2.4 过硫酸盐投加量对腐殖酸溶液荧光特性的影响33-35
• 3.3 过硫酸盐对多糖类物质的降解效能研究35-37
• 3.3.1 过硫酸盐投加量对海藻酸钠溶液TOC的去除效果35
• 3.3.2 过硫酸盐投加量对腐殖酸溶液Zeta电位的影响35-36
• 3.3.3 过硫酸盐投加量对海藻酸钠溶液UV254吸光度的影响36-37
• 3.4 过硫酸盐对模型化合物混合物的降解效能37-39
• 3.4.1 过硫酸盐对模型化合物混合物氧化前后Zeta电位的影响37
• 3.4.2 过硫酸盐对模型化合物混合物氧化前后荧光特性的影响37-39
• 3.5 小结39-41
• 第4章 过硫酸盐对铜绿微囊藻的去除效果探究41-49
• 4.1 过硫酸盐对藻细胞絮凝效果研究41-44
• 4.1.1 过硫酸盐投加量对培养液铜绿微囊藻细胞的去除效果影响41-42
• 4.1.2 过硫酸盐投加量对培养液铜绿微囊藻细胞Zeta电位的影响42-44
• 4.2 过硫酸盐对处理后上清液的效果研究44-48
• 4.2.1 过硫酸盐投加量对上清液电导率的影响44-45
• 4.2.2 过硫酸盐投加量对上清液铁离子含量的影响45
• 4.2.3 过硫酸盐对处理后上清液中荧光特性的影响45-48
• 4.3 小结48-49
• 第5章 过硫酸盐预氧化处理铜绿微囊藻的机理探究49-57
• 5.1 过硫酸盐对处理后上清液中官能团变化的影响49-51
• 5.2 过硫酸盐氧化对铜绿微囊藻细胞形态的影响51-56
• 5.2.1 过硫酸盐氧化后的细胞完整性变化51-54
• 5.2.2 过硫酸盐氧化后的细胞絮凝体形态变化54-56
• 5.3 小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果65-67
• 致谢67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 卜艳珍;李效宇;张榜军;;河南省某水库铜绿微囊藻的生长及毒性测定[J];水利渔业;2007年06期

2 林必桂;杨柳燕;肖琳;曾巾;;赖氨酸抑制铜绿微囊藻生长的机理研究[J];农业环境科学学报;2008年04期

3 吴湘;杨肖娥;韩志萍;王趁义;叶金云;;铜绿微囊藻对漂浮栽培植物去除氮磷效应的影响[J];水土保持学报;2010年06期

4 刘辉;吴同华;杨利平;周凤霞;曾清如;;铜绿微囊藻的分子研究进展[J];激光生物学报;2010年04期

5 全水清;丁佳波;侯延鹏;;铜绿微囊藻越冬与复苏研究[J];安徽农业科学;2011年05期

6 王寿兵;许博;杨天翔;陈彦斌;樊正球;;九种中药植物提取物对铜绿微囊藻生长的影响[J];复旦学报(自然科学版);2011年05期

7 江林燕;江成;周伟;何义亮;;水体扰动对铜绿微囊藻生长影响的规律及原因[J];环境化学;2012年02期

8 连民,刘颖,俞顺章;氮、磷、铁、锌对铜绿微囊藻生长及产毒的影响[J];上海环境科学;2001年04期

9 张民,史小丽,蒋丽娟,杨柳燕,高光,秦伯强;两种外源性磷及振荡对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长的影响[J];应用与环境生物学报;2002年05期

10 黄斌,余国忠,栗印环;沸石去除铜绿微囊藻的试验研究[J];信阳师范学院学报(自然科学版);2004年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 崔莉凤;方群;赵硕;;铜绿微囊藻与混合藻生长动力学参数比较分析[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第三卷)[C];2010年

2 杨佳;王经洁;鲜U_鸣;钱新;;铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)与惠氏微囊藻(Microcystis wesenbergii)间化感作用的初步研究[A];中国第五届植物化感作用学术研讨会论文摘要集[C];2011年

3 张树林;;中草药对铜绿微囊藻的抑制作用及机理的初步研究[A];中国第五届植物化感作用学术研讨会论文摘要集[C];2011年

4 郝赤;阎春仙;R.M.Wilkins;C.Rajenderan;;铜绿微囊藻毒素LR提取的研究[A];全国生物防治暨第八届杀虫微生物学术研讨会论文摘要集[C];2000年

5 赵玮;艾鹰;毕永红;胡征宇;;温度、光照、营养盐对铜绿微囊藻光合固碳作用的影响[A];中国藻类学会第八次会员代表大会暨第十六次学术讨论会论文摘要集[C];2011年

6 上官小亚;洪喻;胡洪营;;白蜡落叶酸化降解液对铜绿微囊藻生长的影响[A];农业环境与生态安全——第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2013年

7 鲜U_鸣;;产毒与非产毒蓝藻间的相互作用[A];中国第六届植物化感作用学术研讨会论文摘要集[C];2013年

8 杨柳燕;钟寰;秦伯强;肖琳;蒋丽娟;;底泥和铜绿微囊藻的磷迁移[A];第二届全国环境化学学术报告会论文集[C];2004年

9 秦朝阳;刘雪华;赵金博;;不同磷浓度培养条件下铜绿微囊藻高光谱特征研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集（第一卷）[C];2011年

10 段静波;刘文清;张玉钧;王志刚;肖雪;王欢博;;环境影响因子对铜绿微囊藻生长和产毒的影响[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 宋长太;蓝藻难找 养鱼才好[N];湖南科技报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 刘辉;金鱼藻和水绵抑制铜绿微囊藻的机理研究[D];湖南农业大学;2014年

2 孙朋飞;溶藻菌与絮凝技术处理铜绿微囊藻的研究[D];浙江大学;2016年

3 张树林;中草药对铜绿微囊藻的抑制作用及机理研究[D];中国海洋大学;2011年

4 陈卫民;亚硝酸盐对铜绿微囊藻生理特性的影响[D];南开大学;2009年

5 孔峗;溶藻菌分离鉴定、溶藻特性及作用机理研究[D];浙江大学;2013年

6 任晶;UV/H_2O_2对铜绿微囊藻抑制特性及其对微囊藻毒素降解机理研究[D];复旦大学;2011年

7 郝赤;铜绿微囊藻毒素对棉铃虫和菜青虫的杀虫活性及机制的研究[D];山西农业大学;2005年

8 郑宾国;辐照技术对蓝藻生长的抑制机理研究[D];南京大学;2012年

9 刘志泉;水中铜绿微囊藻与硝基苯复合污染的特征和作用机制[D];哈尔滨工业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 余游;稀土钕、钇对铜绿微囊藻生长和生理特性影响研究[D];四川农业大学;2009年

2 江林燕;扰动对铜绿微囊藻生长的影响[D];上海交通大学;2012年

3 朱金余;不同培养条件对产毒铜绿微囊藻和不产毒铜绿微囊藻生长竞争的影响[D];浙江大学;2012年

4 郝中n\;十种常见药用植物对铜绿微囊藻生长抑制效果的研究[D];扬州大学;2013年

5 洪旭鹭;有机农药对淡水水生生物毒性效应研究[D];南京信息工程大学;2015年

6 李婷;不同磷条件下高温胁迫对铜绿微囊藻生长的影响及恢复研究[D];南京信息工程大学;2015年

7 鲁男;环境因子对铜绿微囊藻生长及产毒的影响研究[D];辽宁大学;2015年

8 陈识文;外加碳源对铜绿微囊藻生长及养殖水体水质的影响[D];长江大学;2015年

9 宋涛;一株气单胞菌胞外物质对铜绿微囊藻生理生化特性的影响[D];山东大学;2015年

10 崔晗;两种混合抗生素对铜绿微囊藻的生物效应和作用机理[D];山东大学;2015年

  本文关键词：过硫酸盐对铜绿微囊藻的去除效果和机理探究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：506840