臭氧輔助光催化處理船舶壓載水滅菌機制的研究.pdf

1、船舶普遍使用的壓載水是現(xiàn)代遠洋船舶航海安全和高效營運的保證。但是隨之帶來的外來有害生物入侵性傳播已成為海洋面臨的四大威脅之一，世界各國對壓載水的處理勢在必行。高級氧化技術以其能耗低、操作簡便、可減少二次污染等突出優(yōu)點成功地應用于環(huán)境保護的很多領域。本文采用UV/TiO2和UV/O3來對水體進行快速消毒滅菌，研究了其滅菌效果,并對殺菌機理進行了探討，為尋求一種有效的船舶壓載水處理工藝提供理論依據(jù)。
　　本文在實驗室條件下對臭氧的產(chǎn)量

2、和其在水中的溶解規(guī)律進行了研究，并探討紫外輻射強度在水中穿透時的衰減規(guī)律。結果表明，隨氣流量的增大，臭氧產(chǎn)量增大。隨著曝氣時間的延長，水中臭氧濃度呈現(xiàn)近似線性增長。紫外光強在水中的衰減服從指數(shù)衰減規(guī)律，ln(I0/Ir)=0.0221r。
　　分別對UV/TiO2和UV/O3兩種工藝進行了滅菌效果研究，考察了UV，TiO2和O3在各自系統(tǒng)中的作用。結果表明，UV在兩種系統(tǒng)中都起了主要作用，TiO2或O3的加入均能增強滅菌效果。在光

3、強為4.7mW/cm2時，滅活3lg(Nt/N0)的大腸桿菌，TiO2光催化滅菌較UV所需時間縮短3s。而光強為1.2mW/cm2時，UV/O3處理80s可滅活5.865lg(Nt/N0)的大腸桿菌，且沒有出現(xiàn)UV單獨滅菌時的光復活現(xiàn)象。甲醇實驗證明，羥基自由基的產(chǎn)生是系統(tǒng)滅菌性能提高的主要原因。
　　通過原子力顯微鏡觀察表明，在UV/TiO2和UV/O3滅菌過程中，大腸桿菌細胞壁和細胞膜受到破壞，細胞物質(zhì)外泄。菌液中MDA含量，

4、鉀離子濃度和胞外蛋白濃度隨處理時間延長不斷增加。在光強較低時（1.2mW/cm2），紫外線對大腸桿菌細胞外部結構未產(chǎn)生明顯破壞，而當光強達到4.7mW/cm2時，作用20s后可觀察到細胞外部受損，但沒有UV/TiO2作用時嚴重。兩種工藝處理后，細菌的死亡均較單獨紫外處理時徹底。
　　DNA瓊脂糖凝膠電泳結果表明UV/TiO2和UV/O3工藝對細菌DNA的氧化損傷均較單獨紫外時嚴重。UV/TiO2誘導大腸桿菌染色體DNA雙鏈嚴重損傷