电场与放电杀菌技术应用于饮用水安全消毒的研究
摘要：使用空气隔离-同轴降膜反应器对饮用水进行电场和放电杀菌,在输入电压10kV、频率12.5kHz、处理时间50s时,细菌总数分别减少了3.77和3.85个数量级.研究结果表明,放电杀菌的能量利用率及杀菌效率均高于电场杀菌.流式细胞仪和荧光电镜检测发现,电场和放电杀菌均对细菌蛋白质造成损伤,且电场处理过的细菌存在可进行损伤修复的亚致死细胞,而放电杀菌则不存在亚致死现象,表明放电杀菌具有较高的杀灭率.杀菌过程中活性自由基检测结果表明电场杀菌技术不会产生自由基等活性物质,相比较而言电场杀菌具有较高的安全性.
关键词：饮用水，杀菌，电场，放电
消毒是饮用水处理中的重要环节,现行的饮用水消毒主要通过投加消毒剂(如氯、氯胺、二氧化氯等)来完成,这就不可避免地带来消毒副产物(DBP)的问题,从而对人体健康造成潜在危害.电场和放电技术的发展则为饮用水安全消毒提供了新方法,电场对微生物细胞有穿孔效应,作为一种安全的非热杀菌手段被广泛用于液态食品杀菌领域,而放电过程会产生多种氧化性活性物质,对细菌的杀灭效果更加显著.
常用的液相电场/放电反应器采用液体介质将高、低压电极连通的模式,存在泄漏电流过大的问题.泄漏电流将电能转换为物料的热能,进而造成能量损耗,不利于电压的增加.同时,电极腐蚀程度加大,不仅带来电极损害的问题,也会影响被处理物料的品质.空气隔离-同轴降膜电场/放电反应器利用空气层的隔离作用很好地解决了泄漏电流过大的问题.因此,本研究使用该系统对饮用水进行电场/放电消毒,并通过对处理过程中自由基产生的检测,讨论两种消毒手段的安全性.同时,通过流式细胞仪(FCM)和绿色荧光蛋白(GFP)的应用对二者的杀菌机理进行探讨,以期为电场/放电技术用于饮用水安全消毒提供有益探索.
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