强电场放电/高效混溶协同制取·OH溶液的pH值影响研究

论文摘要

由船舶压载水引发的外来生物入侵性传播对海洋环境造成的危害，已被全球环境基金组织（Global Environment Facility，GEF）确认为危害海洋的四大威胁之一。强电场放电法能产生羟基自由基（·OH），对海洋中微小生物有很强的杀灭效果，因而强电场放电法能成为理想的压载水治理方法。 由于·OH半衰期不到10μs，且与有机物的氧化反应速度快、无选择，导致其消耗速度很快。为使处理压载水有较好且稳定的效果，必须提高·OH的产生量。强电场放电过程还会产生大量臭氧（O3），为把O3高效的转化为·OH以提高压载水处理效率，本课题结合国家自然科学基金项目“气体电离放电治理微生物入侵性传播研究（60371035）”研究了水体pH对强电场放电处理压载水工艺中·OH产量以及压载水处理效果的影响，力图探索一种提高·OH产量的方法。 在机理性实验中，采用·OH探针化合物法研究去离子水、海水中pH变化对强电场电离放电协同制取·OH的影响，结果表明：增加pH值能够提高系统·OH的产量，并且得出了·OH产量与溶液中氢氧根（OH-）浓度的量化关系。 以亚心形扁藻、小心月菱形藻为处理对象，进一步研究了pH对·OH处理压载水效果的影响，结果表明：水体pH值的增加能够提高藻的杀灭率；经相同处理时间后，pH越高的溶液的藻液光密度值越小，叶绿素a的去除率越大。 尽管通过加入强碱来增加pH的方法引发、促进了O3分解为·OH的链反应，但结合向压载水中加碱的负面影响，该方法还需审慎研究，应该探索更加符合压载水处理标准的绿色型引发、促进剂。 本研究成果不仅为强电场电离放电处理压载水效果的影响因素研究打下了基础，而且为研究提高·OH产量的其它方法提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 船舶压载水是海洋入侵生物的主要载体
• 1.1.2 海洋生物入侵的危害
• 1.1.3 船舶压载水的治理方法及研究现状
• 1.2 高级氧化技术在压载水处理中的应用
• 1.2.1 高级氧化技术在船舶压载水处理上的优势
• 1.2.2 几种典型产生·OH的高级氧化技术
• 1.2.3 强电场电离放电制取·OH的高级氧化方法
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 强电场电离放电协同制取·OH溶液与微小生物杀灭机理
• 2.1 强电场电离放电协同产生·OH溶液工艺过程
• 2.1.1 强电场电离放电法产生·OH的等离子体反应过程
• 2.1.2 产生·OH的工艺流程
• 2.2 ·OH杀灭海洋微小生物的机理
• 2.2.1 ·OH杀灭微生物的机理
• 2.2.2 臭氧杀灭海洋微生物的机理
• 2.3 ·OH在臭氧分解过程中的形成机理
• 2.3.1 臭氧在纯水中的分解
• 2.3.2 影响臭氧形成·OH的主要因素
• 2.4 本章小结
• 第3章 pH对·OH产生量的影响
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 试剂
• 3.1.2 仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 实验装置
• 3.2.2 步骤
• 3.2.3 分析方法
• 3.3 实验结果及分析
• 3.3.1 pH对去离子水中·OH产生量的影响
• 3.3.2 电压与pH协同对·OH产生量的影响
• 3.3.3 pH对·OH影响的动力学分析
• 3.3.4 pH对海水体系·OH产量的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 pH对灭藻效果的影响
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 试剂
• 4.1.2 仪器
• 4.1.3 分析测试方法
• 4.1.4 实验过程
• 4.2 pH对扁藻、小新月菱形藻杀灭效果的影响
• 4.2.1 藻密度的变化
• 4.2.2 藻光密度值OD的变化
• 4.2.3 叶绿素a的去除变化
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 本文存在的问题与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表论文
• 致谢
• 研究生履历