微波—硫酸自由基技术处理压载水的研究

论文摘要

随着世界航运业的迅速发展,由船舶压载水携带的外来有害生物物种的传播已经在世界范围内对生态环境和经济造成了巨大的危害,从而引起了国际社会的广泛关注。2004年,国际海事组织（IMO）通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》并将于2009年开始强制执行。因此,采取有效措施来预防和解决压载水所导致的生物入侵问题已刻不容缓。本论文在比较了主要几种高级氧化技术的基础上,提出了利用微波-硫酸自由基(SO4·-)的高级氧化技术来处理船舶压载水。本论文使用微波作为辅助处理,利用过渡金属Co2+催化过硫酸钾产生强氧化性的硫酸自由基,对压载水中的藻类——叉鞭金藻,小球藻和扁藻进行处理。实验检测了微波-硫酸自由基对三种藻类的致死效果,物理伤害程度以及叶绿素a含量的影响,并对处理后水中阴离子浓度的变化情况进行了分析,结果表明:（1）单独用过硫酸钾处理三种藻类,随着过硫酸钾浓度的增加,三种藻类的处理效果都有所提高,但所需过硫酸钾的量相对较高。对叉鞭金藻,小球藻,扁藻100%致死所需过硫酸钾浓度分别为1.0g/L,2.5g/L,4.0g/L。（2）在微波辅助处理的条件下,过硫酸钾对三种藻的处理用量大大降低。在微波功率为240W,时间为30s,对叉鞭金藻,小球藻,扁藻100%致死所需过硫酸钾浓度分别为0.21g/L,0.27g/L,0.6g/L。（3）微波-硫酸自由基可引起单细胞藻类细胞膜的破坏,从而达到灭活效果,处理后的细胞外观形态特征发生很大变化,致使细胞壁破损,某些细胞器缺失,藻的碎片明显增多,对其产生致命破坏。（4）随着过硫酸钾浓度的增加,水样中的叶绿素a含量不断减少,在微波辅助作用下,使叉鞭金藻,小球藻和扁藻叶绿素a完全分解所需过硫酸钾的浓度分别为0.21g/L,0.21g/L,0.6g/L,（5）对处理前后的水中的阴离子进行测定,只检测到Cl-,SO42-两种阴离子,其它可能存在的含氯离子未被检测到,浓度小于检测下限,对海洋生物没有影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 船舶压载水引起的环境问题
• 1.2 国际对外来生物入侵问题的关注
• 1.3 控制船舶压载水污染的措施
• 1.3.1 不排放船舶压载水
• 1.3.2 在深海货港口国当局指定的区域更换压载水
• 1.3.3 在压载水排放之前消灭有害水生生物和病原体
• 1.3.4 在压载操作中防止和减少有害生物和病原体吸入的压载水管理措施
• 1.4 船舶压载水处理方法
• 1.4.1 机械方法
• 1.4.2 物理方法
• 1.4.3 化学方法
• 1.4.4 生物方法
• 1.5 本论文研究的目的和意义
• 第2章 高级氧化技术
• 2.1 高级氧化技术的提出
• 2.2 高级氧化技术机理
• 2.3 几种典型的高级氧化技术
• 2.3.1 光化学氧化
• 2.3.2 Fenton试剂
• 2.3.3 高压脉冲放电等离子体技术
• 2.4 微波-硫酸自由基的处理技术
• 4^-）的新型高级氧化技术'>2.4.1 硫酸自由基（SO₄^-）的新型高级氧化技术
• 2.4.2 微波处理技术
• 第3章 微波/硫酸自由基处理技术的生物学效应
• 3.1 实验方案
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 藻的培养方法
• 3.3.2 藻的灭活实验
• 3.3.3 藻的检测方法
• 3.3.4 水质影响实验
• 3.4 实验结果与分析讨论
• 3.4.1 过硫酸钾对叉鞭金藻，小球藻，扁藻的杀灭情况
• 2S₂O₈对叉鞭金藻，小球藻，扁藻的杀灭情况'>3.4.2 微波/K₂S₂O₈对叉鞭金藻，小球藻，扁藻的杀灭情况
• 3.4.3 过硫酸钾，微波/过硫酸钾处理效果的比较
• 3.4.4 微波-硫酸自由基对藻叶绿素a的影响
• 3.4.5 用显微镜观察对单细胞藻类的物理伤害
• 3.4.6 过硫酸钾对压载水水质的影响
• 3.5 小结
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 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