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《天津理工大学》 2012年
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辉光放电等离子体降解有机污染物及杀藻灭菌的研究

夏青  
【摘要】:随着现代工业的快速发展,大量有毒有害物质进入水体导致水质恶化,严重危害生态安全和人类健康。研究和开发高效快速的废水处理技术已成为国内外广泛关注的研究热点。辉光放电等离子体(GDP)是一种新型的电化学过程,其中的等离子体由电极和气液界面的直流辉光放电维持。等离子体产生的活性物质如·OH和H2O2,特别适用于水体中污染物的处理。因此,本文利用辉光放电等离子体降解水体中有机污染物及杀藻灭菌的研究,以期为辉光放电等离子体应用于水处理奠定基础。 首先论文考察了GDP降解苯酚、阳离子蓝和酸性橙过程中,电导率、电解质、金属离子对有机物降解效果的影响。研究结果表明,随着电导率的升高,酸性橙的降解速率呈现先升高后降低的趋势,当电导率为3.95 mS/cm时,降解速率最大;在相同的电导率条件下,NaCl为电解质时,酸性橙的降解率最高;金属离子的加入,在不同程度上提高了有机污染物的降解速率,其中Fe~(2+)、Fe~(3+)和Cr(VI)的作用最为明显。Fe~(2+)、Fe~(3+)的催化作用源于二者能将溶液中的H2O2分解为·OH,而Cr(VI)的作用在于它能有效捕获·H,使更多的·OH用于底物的降解。 其次,论文以铜绿微囊藻(MA)作为受试生物,考察了电极材料、电压、处理时间及电流对GDP杀藻效果的影响,并对放电条件进行了优化。在优化条件下即放电电压530 V、电流30 mA、处理20 min后,藻液放置培养5天时灭活率达95%以上,脱氢酶和叶绿素a的去除率达100%。而加入金属离子不能有效提高杀灭效果,其中,Mn~(2+)的存在不利于杀藻。通过测定处理过程中铜绿微囊藻生物量(光密度、叶绿素a、脱氢酶)、细胞形态、藻灭活率、细胞膜通透性、吸收光谱的变化,以及培养基初始pH、H2O2浓度对藻生长的影响,初步探讨了GDP对MA的灭活机理。结果表明,GDP不但能彻底灭活藻细胞,且对藻具有延续灭活性,可以在较长时间内抑制藻的生长。GDP产生的H2O2以及pH值的降低都不是GDP杀藻的主要原因。 再次,论文以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为受试生物,考察了电极材料、电压、处理时间、电流对GDP灭菌效果的影响,并对放电条件进行了优化。在优化条件下即电压530 V、电流30 mA、处理15 min后,菌的灭活率达100%。通过测定处理过程中电解液的电导率、蛋白质含量以及H2O2浓度的变化情况,初步探讨了GDP灭菌的机理。当放电15 min时,电解液中蛋白质含量达25.99 mg/L,说明GDP能有效破坏菌细胞的完整性。
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X703

【参考文献】
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