杀灭和降解水中藻细胞与藻毒素的电磁效应

论文题目: 杀灭和降解水中藻细胞与藻毒素的电磁效应

论文类型: 博士论文

论文专业: 水土保持与荒漠化防治

作者: 梁文艳

导师: 解明曙,曲久辉

关键词: 藻细胞,藻毒素,电氧化,磁场,灭活,降解

文献来源: 北京林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着工业点污染源的有效控制,非点源污染对地表水体的影响越来越突出,尤其是非点源污染所挟带的大量含氮磷的污染物,使许多水体面临富营养化的威胁。其中藻类的大量繁殖和由此引起的水华,给地表水水质和生态系统带来许多影响。传统的水处理工艺主要采用预氧化、絮凝、过滤或气浮来去除藻类,其中藻细胞灭活的方法主要有预氧化和消毒,通常使用氯、臭氧、二氧化氯和UV等方式。但是传统的工艺对藻类的去除存在效果低,不能完全杀灭藻类的问题,而且对藻毒素的去除效果较差。电化学氧化利用“电子”作为氧化剂,在处理难降解有机物和杀菌方面得到了大量的研究,它具有效率高,简单易行,一般不需添加化学试剂等优点,在水处理中具有广泛的应用前景。电子和静电水处理技术作为一种新的物理方法,也是在不需添加任何化学试剂下,利用电磁波进行水处理,达到防垢、防腐和杀菌的目的。目前对于电氧化和磁效应处理藻类及藻毒素的研究甚少,因此,本文对杀灭和降解水中藻细胞和藻毒素的电磁效应进行了较深入研究,主要包括电氧化在藻细胞灭活和藻毒素氧化降解方面的效能和机理,以及脉冲变频电磁场对藻细胞的灭活效能与影响机制,为藻类物质的去除探索新的方法和工艺。电化学氧化在杀藻方面表现出很好的效果,在灭活蓝藻过程中细胞密度和光密度值随处理的进行而不断下降,藻样的颜色也从绿色变为黄绿色,直至最后的浅黄色或无色。经电氧化处理后的藻样,在6天的培养过程中,细胞密度和光密度都没有上升,藻细胞失去活性,失去繁殖生长能力,溶液中只剩下细胞碎片或残骸。通过藻细胞电子扫描电镜分析发现,电氧化处理过程中细胞表面受到破坏,细胞内物质从细胞中渗漏出来,由于细胞表面受损和细胞内物质的流失,导致细胞失去活性。在电氧化处理藻细胞过程中,溶液pH值和电导率会略有下降。电流密度、细胞密度和阳极材料对杀藻效果影响较大。电流密度增大,杀藻效率提高,但细胞密度的增大将增加电氧化处理负荷,使杀藻效率降低。拥有良好导电性和催化性的钌钛电极具有很好的杀藻效果。在电氧化杀灭藻细胞的过程中,由于细胞受损,细胞内藻毒素MC-LR释放进入水溶液中成为细胞外毒素。随着电氧化的进行,总MC-LR(细胞内与细胞外藻毒素之和)随处理过程的进行而不断下降,直到最后低于检测限。电化学氧化不仅能灭活藻细胞,而且在灭活的过程中,能将细胞内所释放毒素全部降解,藻毒素的去除率达到100%。电流密度和细胞密度对藻毒素的去除存在影响。对于生长于天然水体和自来水中的藻类,电氧化不仅可以很好地灭活藻细胞,而且都可以在不添加其它化学物质情况下完全降解藻毒素。对脉冲变频电磁场灭藻的研究结果表明,脉冲变频电磁场对藻细胞的生长具有很

论文目录:

独创性声明

摘要

ABSTRACT

1 引言

2 国内外研究状况

2.1 非点源污染对地表水环境的影响

2.1.1 非点源污染的主要成因

2.1.2 非点源污染对地表水环境的影响

2.2 藻类污染防治技术研究

2.2.1 藻类污染对饮用水处理的影响

2.2.2 除藻技术

2.2.2.1 预氧化

2.2.2.2 混凝

2.2.2.3 过滤

2.2.2.4 气浮

2.2.2.5 生物处理

2.2.2.6 静电和电子处理

2.3 蓝藻毒素防治技术研究

2.3.1 蓝藻毒素的结构及毒性机理

2.3.2 蓝藻毒素的去除方法

2.3.2.1 混凝-沉淀

2.3.2.2 活性炭吸附

2.3.2.3 氯氧化

2.3.2.4 臭氧氧化

2.3.2.5 芬顿(Fenton)氧化

2.3.2.6 光催化氧化

2.3.2.7 生物法

2.4 电化学氧化在水处理中的应用

2.4.1 电化学氧化和解水中有机污物的研究

2.4.2 电化学氧化在杀菌灭藻方面的研究

2.5 本文研究的目的和内容

3 电化学氧化杀藻的研究

3.1 概述

3.2 实验材料与方法

3.2.1 藻种的选择与培养

3.2.1.1 实验藻种的选择

3.2.1.2 藻的培养

3.2.2 实验装置

3.2.3 分析测试方法

3.2.3.1 藻细胞计数即细胞密度的测定

3.2.3.2 叶绿素a(Chla)的测定

3.2.3.3 藻液光密度值(OD)的测定

3.2.3.4 溶解性有机碳(DOC)的测定

3.2.3.5 pH值的测定

3.2.3.6 电导率的测定

3.2.3.7 UV254和UV387的测定

3.2.4 实验仪器与试剂

3.2.5 实验方法

3.2.5.1 电化学氧化杀藻效能实验

3.2.5.2 电氧化杀藻影响因素机制实验

3.2.5.3 电化学氧化处理官厅水样实验

3.3 电化学氧化杀藻效能研究

3.3.1 电化学氧化杀藻的效能

3.3.1.1 细胞密度的变化

3.3.1.2 藻细胞活性的变化

3.3.1.3 pH值的变化

3.3.1.4 电导率的变化

3.3.1.5 光密度值的变化

3.3.1.6 DOC的变化

3.3.1.7 叶绿素a的去除率

3.3.1.8 藻细胞的电子扫描电镜(SEM)分析

3.3.2 杀藻影响因素机制分析

3.3.2.1 细胞密度、叶绿素a与光密度之间的线性关系

3.3.2.2 藻细胞密度的影响

3.3.2.3 藻细胞活性的影响

3.3.2.4 藻细胞种类的影响

3.3.2.5 电流密度的影响

3.3.2.6 电极材料的影响

3.3.2.7 流量的影响

3.3.3 电化学氧化处理官厅水样

3.3.3.1 叶绿素a的去除

3.3.3.2 处理过程DOC的变化

3.3.3.3 处理过程UV254和UV387的变化

3.3.3.4 处理过程中pH值的变化

3.3.3.5 处理过程中电导率的变化

3.4 实验小结

4 电化学氧化去除藻毒素的研究

4.1 概述

4.2 实验材料与方法

4.2.1 藻毒素的分离提取

4.2.1.1 藻细胞内毒素的分离提取

4.2.1.2 藻细胞外毒素的分离提取

4.2.1.3 藻毒素的SPE富集与分离

4.2.2 藻毒素的HPLC分析测试方法

4.2.3 实验仪器与试剂

4.2.4 实验方法

4.2.5 实验装置

4.3 电化学氧化去除藻毒素MC-LR的结果

4.3.1 电氧化过程中细胞内外藻毒素MC-LR的变化

4.3.1.1 细胞外藻毒素MC-LR的变化

4.3.1.2 细胞内藻毒素MC-LR的变化

4.3.1.3 电氧化过程中藻毒素的去除率

4.3.2 电氧化处理后藻毒素的释放

4.3.3 电流密度对藻毒素去除的影响

4.3.4 细胞密度对藻毒素降解的影响

4.3.5 电解质类型对藻毒素去除的影响

4.4 实验小结

5 脉冲变频电磁场杀藻研究

5.1 概述

5.2 实验材料与方法

5.2.1 藻的培养

5.2.2 实验装置与原理

5.2.3 分析测试方法

5.2.3.1 细胞密度的测定

5.2.3.2 藻液光密度的测定

5.2.4 实验仪器与试剂

5.2.5 实验方法

5.3 脉冲变频电磁场杀藻效能研究

5.3.1 变频磁场对循环水样的处理效果

5.3.1.1 对照样品的生长状况

5.3.1.2 A档磁场对循环水样的处理效果

5.3.1.3 B档磁场对循环水样的处理效果

5.3.1.4 C档磁场对循环水样的处理效果

5.3.1.5 D档磁场对循环水样的处理效果

5.3.1.6 磁感应强度对循环水样处理的影响

5.3.1.7 藻细胞的荧光显微分析

5.3.2 磁场对静置水样的处理效果

5.4 实验小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

参考文献

作者简介

致谢

发布时间: 2005-07-12

参考文献

[1].UV-C辐照对典型藻类生长抑制效果与机理研究[D]. 陶益.清华大学2010
[2].颗粒物对藻华生物的絮凝作用及其分形数值模拟研究[D]. 王洪亮.中国科学院研究生院（海洋研究所）2010
[3].溶藻菌分离鉴定、溶藻特性及作用机理研究[D]. 孔赟.浙江大学2013
[4].白腐菌溶藻特性及机理研究[D]. 曾国明.重庆大学2015
[5].中草药对铜绿微囊藻的抑制作用及机理研究[D]. 张树林.中国海洋大学2011
[6].碳钠米管对蛋白核小球藻的致毒机理及其影响因素[D]. 张露晴.浙江大学2017
[7].挺水植物对城市景观水体铜绿微囊藻化感抑制作用与机理研究[D]. 李江.湖南大学2017
[8].女贞子浸提液对铜绿微囊藻化感抑制作用与机理的研究[D]. 武赟.安徽大学2017
[9].辐照技术对蓝藻生长的抑制机理研究[D]. 郑宾国.南京大学2012
[10].UV/H2O2对铜绿微囊藻抑制特性及其对微囊藻毒素降解机理研究[D]. 任晶.复旦大学2011

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