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《北京林业大学》 2005年
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杀灭和降解水中藻细胞与藻毒素的电磁效应

梁文艳  
【摘要】:随着工业点污染源的有效控制,非点源污染对地表水体的影响越来越突出,尤其是非点源污染所挟带的大量含氮磷的污染物,使许多水体面临富营养化的威胁。其中藻类的大量繁殖和由此引起的水华,给地表水水质和生态系统带来许多影响。 传统的水处理工艺主要采用预氧化、絮凝、过滤或气浮来去除藻类,其中藻细胞灭活的方法主要有预氧化和消毒,通常使用氯、臭氧、二氧化氯和UV等方式。但是传统的工艺对藻类的去除存在效果低,不能完全杀灭藻类的问题,而且对藻毒素的去除效果较差。电化学氧化利用“电子”作为氧化剂,在处理难降解有机物和杀菌方面得到了大量的研究,它具有效率高,简单易行,一般不需添加化学试剂等优点,在水处理中具有广泛的应用前景。电子和静电水处理技术作为一种新的物理方法,也是在不需添加任何化学试剂下,利用电磁波进行水处理,达到防垢、防腐和杀菌的目的。目前对于电氧化和磁效应处理藻类及藻毒素的研究甚少,因此,本文对杀灭和降解水中藻细胞和藻毒素的电磁效应进行了较深入研究,主要包括电氧化在藻细胞灭活和藻毒素氧化降解方面的效能和机理,以及脉冲变频电磁场对藻细胞的灭活效能与影响机制,为藻类物质的去除探索新的方法和工艺。 电化学氧化在杀藻方面表现出很好的效果,在灭活蓝藻过程中细胞密度和光密度值随处理的进行而不断下降,藻样的颜色也从绿色变为黄绿色,直至最后的浅黄色或无色。经电氧化处理后的藻样,在6天的培养过程中,细胞密度和光密度都没有上升,藻细胞失去活性,失去繁殖生长能力,溶液中只剩下细胞碎片或残骸。通过藻细胞电子扫描电镜分析发现,电氧化处理过程中细胞表面受到破坏,细胞内物质从细胞中渗漏出来,由于细胞表面受损和细胞内物质的流失,导致细胞失去活性。在电氧化处理藻细胞过程中,溶液pH值和电导率会略有下降。电流密度、细胞密度和阳极材料对杀藻效果影响较大。电流密度增大,杀藻效率提高,但细胞密度的增大将增加电氧化处理负荷,使杀藻效率降低。拥有良好导电性和催化性的钌钛电极具有很好的杀藻效果。 在电氧化杀灭藻细胞的过程中,由于细胞受损,细胞内藻毒素MC-LR释放进入水溶液中成为细胞外毒素。随着电氧化的进行,总MC-LR(细胞内与细胞外藻毒素之和)随处理过程的进行而不断下降,直到最后低于检测限。电化学氧化不仅能灭活藻细胞,而且在灭活的过程中,能将细胞内所释放毒素全部降解,藻毒素的去除率达到100%。电流密度和细胞密度对藻毒素的去除存在影响。对于生长于天然水体和自来水中的藻类,电氧化不仅可以很好地灭活藻细胞,而且都可以在不添加其它化学物质情况下完全降解藻毒素。 对脉冲变频电磁场灭藻的研究结果表明,脉冲变频电磁场对藻细胞的生长具有很
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:X52

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