臭氧輔助光催化處理船舶壓載水滅菌機(jī)制的研究.pdf

1、船舶普遍使用的壓載水是現(xiàn)代遠(yuǎn)洋船舶航海安全和高效營(yíng)運(yùn)的保證。但是隨之帶來(lái)的外來(lái)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(guó)對(duì)壓載水的處理勢(shì)在必行。高級(jí)氧化技術(shù)以其能耗低、操作簡(jiǎn)便、可減少二次污染等突出優(yōu)點(diǎn)成功地應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)的很多領(lǐng)域。本文采用UV/TiO2和UV/O3來(lái)對(duì)水體進(jìn)行快速消毒滅菌，研究了其滅菌效果,并對(duì)殺菌機(jī)理進(jìn)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(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)臭氧的產(chǎn)量

2、和其在水中的溶解規(guī)律進(jìn)行了研究，并探討紫外輻射強(qiáng)度在水中穿透時(shí)的衰減規(guī)律。結(jié)果表明，隨氣流量的增大，臭氧產(chǎn)量增大。隨著曝氣時(shí)間的延長(zhǎng)，水中臭氧濃度呈現(xiàn)近似線性增長(zhǎng)。紫外光強(qiáng)在水中的衰減服從指數(shù)衰減規(guī)律，ln(I0/Ir)=0.0221r。
　　分別對(duì)UV/TiO2和UV/O3兩種工藝進(jìn)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(jié)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(qiáng)滅菌效果。在光

3、強(qiáng)為4.7mW/cm2時(shí)，滅活3lg(Nt/N0)的大腸桿菌，TiO2光催化滅菌較UV所需時(shí)間縮短3s。而光強(qiáng)為1.2mW/cm2時(shí)，UV/O3處理80s可滅活5.865lg(Nt/N0)的大腸桿菌，且沒(méi)有出現(xiàn)UV單獨(dú)滅菌時(shí)的光復(fù)活現(xiàn)象。甲醇實(shí)驗(yàn)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(guò)原子力顯微鏡觀察表明，在UV/TiO2和UV/O3滅菌過(guò)程中，大腸桿菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜受到破壞，細(xì)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(shí)間延長(zhǎng)不斷增加。在光強(qiáng)較低時(shí)（1.2mW/cm2），紫外線對(duì)大腸桿菌細(xì)胞外部結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生明顯破壞，而當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到4.7mW/cm2時(shí)，作用20s后可觀察到細(xì)胞外部受損，但沒(méi)有UV/TiO2作用時(shí)嚴(yán)重。兩種工藝處理后，細(xì)菌的死亡均較單獨(dú)紫外處理時(shí)徹底。
　　DNA瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果表明UV/TiO2和UV/O3工藝對(duì)細(xì)菌DNA的氧化損傷均較單獨(dú)紫外時(shí)嚴(yán)重。UV/TiO2誘導(dǎo)大腸桿菌染色體DNA雙鏈嚴(yán)重?fù)p傷