光催化氧化去除饮用水中铜绿假单胞菌的效能与机理

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1、学校代码10406论文编号X02033分类号X522密级学号120083000003题目光催化氧化去除饮用水中铜绿假单胞菌的效能与机理作者毕芊芊学科、专业环境科学与工程指导教师陈素华教授申请学位日期2015年6月学校代码：10406分类号：X522学号：120083000003南昌航空大学硕士学位论文（学术学位研究生）光催化氧化去除饮用水中铜绿假单胞菌的效能与机理硕士研究生：毕芊芊导师：陈素华教授申请学位级别：硕士学科、专业：环境科学与工程所在单位：南昌航空大学答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学Theefficacyandmechanismofphoto

2、catalyticoxidationonPseudomonasaeruginosaindrinkingwaterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnEnvironmentalScienceandEngineeringbyQianqianBiUndertheSupervisionofProf.SuhuaChenCollegeofEnvironmentandChemicalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要随着高级氧化技术的应用范围

3、越来越广泛，光催化氧化法作为高级氧化技术的重要部分也开始蓬勃的发展，将其引入饮用水消毒技术也成为研究热点。光催化杀菌是一种高效，经济，安全，环保的技术，可以有效地灭活细菌、原生动物和病原病毒，受到水的温度，pH值或其它环境因素的影响很小。所以，光催化法在饮用水，回用水，工业、医疗废水和生活污水等的消毒处理领域，逐步发展，形成了现在高效的灭菌消毒技术，并且显示出了远大的市场前景。二氧化钛，目前应用范围最广泛的光催化剂，在实际水处理中却面临一些亟待解决的问题，包括制备受环境影响较大，没有残余灭菌能力，难以抑制光复活和暗修复现象等等。探寻更为高效稳定的光催化剂，降低催化剂成本

4、，提高反应效率，探寻光催化消毒机理对于饮用水消毒的研究具有重大意义。本实验采用了P25TiO2、Ag/AgCl、多种结构的纳米Fe2O3等材料作为消毒剂，围绕其在光照条件下杀灭铜绿假单胞菌的效率、机理等方面开展了实验研究。Ag/AgCl在与常用光催化剂P25TiO2进行对比实验的过程中，Ag/AgCl材料表现出了明显优于P25TiO2的光催化性能。当Ag/AgCl的浓度达到0.1g/l，细菌的去除率可以在15min内达到约100%。甚至在低浓度条件下（Ag/AgCl浓度为5mg/l时）Ag/AgCl也可以对水中细菌起到较好的去除效果，在结束光照后仍长时间保持水体中细菌浓

5、度低水平，克服了采用P25TiO2作催化剂时常出现的细菌暗修复现象，这是银本身具有抗菌作用的优势所在。消毒的同时，监测体系内细菌结构-破坏情况及无机离子、部分活性氧物种(·OH，·O2)的浓度变化情况。在反应体系-中加入自由基捕获剂后，铜绿假单胞菌存活率有明显上升，说明·OH和·O2在光催化法杀灭铜绿假单胞菌的实验中起到了至关重要的作用。本实验结果为今后的饮用水消毒中克服暗修复现象及光催化灭菌作用机理的相关研究提供了参考。为了降低催化剂的制作成本，本课题又选用了三种纳米Fe2O3材料替换Ag/AgCl，包括立方块、片状和针状三种形貌。由于单纯使用纳米Fe2O3作为消毒剂

6、对铜绿假单胞菌的杀灭效果不佳，从而引入了H2O2。采用正交实验筛选并确定了pH=7，30%H2O2投加量0.015%，针状纳米Fe2O3这几个条件为UV/H2O2/Fe2O3方法杀灭铜绿假单胞菌的最优条件，并对比分析了纳米Fe2O3材料立方块、片状和针状三种形貌对消毒铜绿假单胞菌效果的影响，并且与Ag/AgCl消毒方法消毒铜绿假单胞菌的效果进行了对比。之后，本课题组使用优化后的UV/H2O2/Fe2O33方法处理了初始pH6.2，总菌水平6×10CFU/ml的赣江水，检测该方法的实际应用水平：实验1h后，水样中总菌下降到600CFU/ml，CODCr由68.1mg/l也

7、降至I17.9mg/l，效果良好。该实验为UV/H2O2/Fe2O3法在饮用水消毒中的实际应用提供了理论基础。关键词：光催化，饮用水，铜绿假单胞菌，消毒IIAbstractWithwidertheapplicationscopeoftheadvancedoxidationtechnology,thephotocatalysisoxidationmethod,asanimportantpartoftheadvancedoxidationtechnologies,isvigorousdevelopment.Whiletheintroducti