電場與放電殺菌技術應用于飲用水安全消毒的研究
摘要：使用空氣隔離-同軸降膜反應器對飲用水進行電場和放電殺菌,在輸入電壓10kV、頻率12.5kHz、處理時間50s時,細菌總數分別減少了3.77和3.85個數量級.研究結果表明,放電殺菌的能量利用率及殺菌效率均高于電場殺菌.流式細胞儀和熒光電鏡檢測發現,電場和放電殺菌均對細菌蛋白質造成損傷,且電場處理過的細菌存在可進行損傷修復的亞致死細胞,而放電殺菌則不存在亞致死現象,表明放電殺菌具有較高的殺滅率.殺菌過程中活性自由基檢測結果表明電場殺菌技術不會產生自由基等活性物質,相比較而言電場殺菌具有較高的安全性.
關鍵詞：飲用水，殺菌，電場，放電
消毒是飲用水處理中的重要環節,現行的飲用水消毒主要通過投加消毒劑(如氯、氯胺、二氧化氯等)來完成,這就不可避免地帶來消毒副產物(DBP)的問題,從而對人體健康造成潛在危害.電場和放電技術的發展則為飲用水安全消毒提供了新方法,電場對微生物細胞有穿孔效應,作為一種安全的非熱殺菌手段被廣泛用于液態食品殺菌領域,而放電過程會產生多種氧化性活性物質,對細菌的殺滅效果更加顯著.
常用的液相電場/放電反應器采用液體介質將高、低壓電極連通的模式,存在泄漏電流過大的問題.泄漏電流將電能轉換為物料的熱能,進而造成能量損耗,不利于電壓的增加.同時,電極腐蝕程度加大,不僅帶來電極損害的問題,也會影響被處理物料的品質.空氣隔離-同軸降膜電場/放電反應器利用空氣層的隔離作用很好地解決了泄漏電流過大的問題.因此,本研究使用該系統對飲用水進行電場/放電消毒,并通過對處理過程中自由基產生的檢測,討論兩種消毒手段的安全性.同時,通過流式細胞儀(FCM)和綠色熒光蛋白(GFP)的應用對二者的殺菌機理進行探討,以期為電場/放電技術用于飲用水安全消毒提供有益探索.
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