液相脉冲放电处理压载水中小球藻的研究

摘要

高压脉冲放电是一个新的先进的氧化水处理技术,应用的等离子体技术可以提供低成本、高处理和能量效率及空间体积小等优势。本文采用液相高压脉冲针板放电和板孔板放电处理船舶压载水,每组实验都通入三种不同的气体:空气、氧气和氩气。实验主要研究相同条件下,两种不同的反应器放电参数对藻类杀灭率的影响,分析不同条件下,过氧化氢和臭氧的产生量。研究发现:
　　 (1)通过改变脉冲峰值电压和脉冲处理时间对藻类进行高压脉冲放电处理,结果发现随着脉冲峰值电压和脉冲处理时间的增加,藻类的杀灭率均增大。
　　 (2)通入三种不同气体(空气、氧气和氩气),分别改变脉冲电压和脉冲处理时间对藻类进行杀灭,获得板孔板反应器和针板反应器杀灭藻类的实验中,藻类杀灭率达到100％时的脉冲放电参数。
　　 (3)比较通入三种不同气体条件下的放电对藻类的杀灭效果,结果发现:通入氧气时,藻类的杀灭效果比空气好,空气的比氩气好:氧气>空气>氩气。
　　 (4)研究板孔板反应器放电实验,通入三种不同的气体(空气、氧气和氩气),改变脉冲电压和处理时间进行放电,结果发现:随着脉冲峰值电压、脉冲处理时间的增加,过氧化氢和臭氧的浓度也增加。通入氧气时产生的过氧化氢和臭氧的浓度大于空气时的,空气时产生的大于氩气时的:氧气>空气>氩气。
　　 (5)研究改变放电电压条件下,板孔板反应器和针板反应器放电对小球藻杀灭率的影响以及比较输入两种反应器中的能量大小,结果发现输入针板反应器中的能量大于板孔板反应器中的,并且针板反应器放电处理小球藻的杀灭效果比板孔板反应器的效果好。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.1.1 压载水带来的生物入侵

1.2 国内压载水治理现状

1.2.1 机械处理法

1.2.2 物理法

1.2.3 化学处理方法

1.2.4 生物方法

1.2.5 联合方法

1.3 课题的研究意义及研究内容

第2章 液相高压脉冲放电等离子体技术的研究现状

2.1 等离子体的概念、分类及性质:

2.1.1 等离子体的概念

2.1.2 等离子体的分类

2.1.3 等离子体的性质

2.2 脉冲放电等离子体技术杀灭藻类的原理

2.2.1 高压脉冲放电的机理

2.3 脉冲放电等离子体水处理技术的研究进展

2.4 脉冲放电方式及其应用

2.4.1 气相放电

2.4.2 液相放电

2.4.3 混合两相放电

第3章 高压脉冲放电对藻类的杀灭试验

3.1 实验部分

3.1.1 小球藻的选取及培养

3.1.2 高压脉冲电源

3.1.3 板孔板实验装置

3.1.4 实验仪器和实验药品

3.1.5 典型的电压电流图

3.1.6 藻类的计量方法

3.2 高压脉冲放电参数变化对过氧化氢和臭氧产量的影响

3.2.1 过氧化氢的分析

3.2.2 臭氧的分析

3.2.3 活性物种对过氧化氢和臭氧形成的影响及机理

3.3 板孔板式反应器中放电条件变化对小球藻杀灭效果的影响

3.3.1 放电条件对小球藻杀灭效果的影响

3.3.2 脉冲峰值电压对小球藻杀灭效果的影响

3.3.3 放电处理时间对小球藻杀灭效果的影响

3.3.4 处理后藻液颜色的变化

3.4 针板式反应器中放电参数变化对小球藻杀灭效果的影响

3.4.1 实验装置

3.4.2 脉冲峰值电压对小球藻杀灭效果的影响

3.4.3 放电处理后小球藻藻液颜色的变化

第4章 比较板孔板反应器和针板反应器中脉冲放电对藻类的杀灭效果的实验

4.1 板孔板反应器中脉冲峰值电压对反应器特性的影响

4.2 针板反应器中脉冲峰值电压对反应器特性的影响

4.3 比较板孔板与针板反应器对小球藻杀灭效果的影响

4.4 液相脉冲放电杀灭藻类的原理

4.4.1 高压电场对于微生物的杀灭作用

4.4.2 冲击波击碎细胞

4.4.3 强氧化性自由基对于微生物的杀灭作用

4.4.4 紫外线杀菌

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢

研究生履历