CN105858858A - 一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法 - Google Patents

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苑晨
丁昭霞
赵志伟
麦正军
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Abstract

本发明公开了一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，步骤如下：将Oxone粉末加入待处理的压载水中，混合均匀后，采用微波发生器对压载水进行灭菌处理，作为优选，Oxone粉末投加量为0.005～0.015g/L，微波处理压载水的时间为40～80s，微波的功率为300～1000W。本发明方法操作简单，处理时间短，效率高，可以快速杀灭压载水中的细菌。

Description

一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法
技术领域
本发明属于压载水净化处理领域，具体涉及一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法。
背景技术
压载水是指为控制船舶纵倾、横倾、吃水稳定性或应力而加装到船上的水及其悬浮物，它可以最大限度地降低船舶尾波引起的震动，确保航行安全。每年全球船舶携带的压舱水量已超过120亿吨，平均每吨压舱水中含有1.1亿个浮游动植物，携带7000多种外来生物在全球传播。这些外来生物会迅速蔓延，消耗土著生物的食物并占据其所需的其他生存环境，威胁当地的生态系统平衡、社会经济的发展以及人类健康。
目前，压载水灭菌消毒的方法主要有化学法、物理法和生物法，这三种方法都能一定程度上改善养殖对象的生长环境，但是其效果都有一定的局限性。如化学法中抗生素的使用，会导致耐药菌株的产生并带来药物残留问题，不利于今后疾病的防治，同时还会威胁到人类的公共卫生；物理法常用的臭氧消毒法，由于臭氧会与海水中的氯离子和溴离子反应生成氯氧化物、溴氧化物，残留在水体中会对养殖对象产生毒害；紫外线杀菌法由于紫外线穿透力差，灯管寿命短且耗电量大，不适合于大规模处理海水；微生态制剂等生物法对水质的改良效果明显，其较高的微生物活性能使有益菌迅速成为优势种，抑制致病菌的生长繁殖，起到改良水质的作用，但是抑菌所需时间较长，实际应用中具有局限性。
公开号为CN101973622A的专利文献公开了一种采用单过硫酸盐、过硫酸盐产生硫酸根自由基处理水体的方法，该方法通过向被处理的水体中加入单过硫酸盐、过硫酸盐以及促使单过硫酸盐、过硫酸盐产生硫酸根自由基的促进剂，利用产生的硫酸根自由基氧化降解各种污染物，达到净化水质的目的，但是该方法中过硫酸盐的双氧键断裂产生SO4 -需要的活化能约为130.93kJ/mol，需要较高的微波功率和较长的辐射时间才能激发，使得处理过程时间长、效率低。
发明内容
本发明的目的主要是提供一种通过微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，该方法可快速杀灭压载水中的细菌和病毒。
本发明的具体技术方案为：一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，步骤如下：将Oxone粉末加入待处理的压载水中，混合均匀后，采用微波发生器对压载水进行灭菌处理。
本发明中使用的Oxone为过硫酸氢钾复合盐(2KHSO5·KHSO4·K2SO4)，是一种强氧化剂，由一个SO3和K2S2O8取代HOOH得到的不对称过氧化物。本发明通过微波激发Oxone，使Oxone的O4S-OH键断裂生成SO4 -，SO4 -的氧化还原电位为2.7V，寿命为0.3～1s，能快速杀灭压载水中的细菌，同时Oxone还会与压载水中的氯化钠反应生成Cl2，进一步促进杀菌作用，并且处理过程不会对水体产生二次污染。
作为优选，所述Oxone粉末投加量为0.005～0.015g/L，最优选为0.010g/L。
作为优选，所述微波处理压载水的时间为40～80s，最优选为50s。
作为优选，所述微波的功率为300～1000W，最优选为500W。
本发明的有益效果是：(1)设备简单，仅需要一台微波设备，操作方便；(2)本发明处理时间短，效率高，只需经微波处理40～80s即可完成灭菌过程；(3)本发明处理方法对压载水样的酸碱性无特别要求，可适用的pH值范围宽。
附图说明
图1是不加Oxone时微波功率对压载水处理效果的影响；
图2是不加Oxone时微波处理时间对压载水处理效果的影响；
图3是分别采用本发明方法和只采用Oxone时Oxone投加量对压载水处理效果的影响；
图4是处理前原压载水样中细菌的透射电镜图；
图5是处理后压载水样中细菌的透射电镜图；
图6是原压载水样中显微镜下的藻类情况图；
图7是实施例1处理后压载水样中显微镜下的藻类情况图；
图8是利用致病菌检测试剂盒检测原压载水样中致病菌存在情况图；
图9是利用致病菌检测试剂盒检测实施例1压载水样中致病菌存在情况图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中采用的压载水样是随货船航行一周的压载水，使用的微波发生器其反应腔体积为5L，反应腔进水管与泵连接送水，并安装有玻璃砖流量计，量程为1～20L/min，使用时可以通过调节进水流量来调节压载水经微波处理的时间。
本发明所采用的其他原料和设备若非特指，均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
在100L的压载水中加入15g Oxone粉末，混合均匀后，采用微波装置处理压载水，其中微波功率为800W，调节压载水流速使压载水流经微波反应器的时间为50s。
实施例2
在100L的压载水中加入10g Oxone粉末，混合均匀后，采用微波装置处理压载水，其中微波功率为1000W，调节压载水流速使压载水流经微波反应器的时间为60s。
实施例3
在100L的压载水中加入8g Oxone粉末，混合均匀后，采用微波装置处理压载水，其中微波功率为500W，调节压载水流速使压载水流经微波反应器的时间为75s。
实施例4
在100L的压载水中加入8g Oxone粉末，混合均匀后，采用微波装置处理压载水，其中微波功率为1000W，调节压载水流速使压载水流经微波反应器的时间为50s。
表1是原水样与实施例1处理后水样物理参数的变化情况，由表中数据可以看出，经本发明处理后的压载水除温度有所升高之外，与原水样基本没有差别。
表1 原压载水样及实施例1处理后的水样物理参数的变化
图1是不加Oxone时微波功率对压载水处理效果的影响，由图可以看出，随着微波功率的增加，杀灭率逐渐增加，当微波功率达到1000W时，杀灭率为28.16％。
图2是不加Oxone时微波处理时间对压载水处理效果的影响，由图可以看出，随着微波处理时间的增加，杀灭率逐渐增加，但是增加缓慢，处理50s时杀灭率为30.25％，处理540s时杀灭率达到100％，实验中，此时水温已达到78.5℃，产生了大量热能。
结合图1和图2可知，微波具有一定的杀菌作用，但是单独用于处理压载水，需要较长的处理时间和较大的功率，而且水温升高明显。
图3是分别采用本发明方法和只采用Oxone时Oxone投加量对压载水处理效果的影响，由图可以看出，采用本发明方法处理压载水时，在Oxone投加量为0.01g/L时杀灭率达到100％，而只采用Oxone处理压载水时，在投加量为0.01g/L时杀灭率为50％，在投加量为0.02g/L时，其杀灭率也只有85％，由此可见，本发明方法处理压载水效果明显，与只采用Oxone相比，处理效果提高了1倍左右。
图4、图5分别是处理前原水样中细菌的投射电镜图和实施例1处理后水样中细菌的投射电镜图，在透射电镜下观察，处理前的正常菌体胞壁胞膜完整、光滑，胞壁紧贴胞膜，胞浆内容物均匀，可以看到完整的细胞壁、细胞膜及其内部完好的拟核；而处理后为的菌体，可以明显看到菌体变形，胞壁胞膜间空隙增宽，胞壁表面出现皱折并部分模糊不清，胞浆内容物不均匀，其细胞壁和细胞膜被破损，甚至出现缺口，导致内部的拟核等物质流出细胞，说明本发明方法有效杀死了水样中的细菌。
图6、图7分别是处理前原水样中藻类的电镜图和实施例1处理后水样中藻类的电镜图，通过电镜图可以看出，处理前藻细胞表面光滑，细胞膜完整，多数细胞内呈绿色，有些还有鞭毛，而且大部分藻类均为运动状态；而实施例1处理后的藻细胞变形，细胞内物质外泄，所有藻类均静止不动，说明本发明方法可以有效杀灭压载水中的藻类。
图8、图9分别是利用致病菌检测试剂盒检测原水样和实施例1水样中致病菌存在情况图，通过对比处理前后试剂盒内的颜色可知，致病菌已全部杀灭。

Claims (7)

1.一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，步骤如下：将Oxone粉末加入待处理的压载水中，混合均匀后，采用微波发生器对压载水进行灭菌处理。
2.根据权利要求1所述的一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，所述Oxone粉末投加量为0.005～0.015g/L。
3.根据权利要求2所述的一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，所述Oxone粉末投加量为0.010g/L。
4.根据权利要求1所述的一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，所述微波发生器处理压载水的时间为40～80s。
5.根据权利要求4所述的一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，所述微波发生器处理压载水的时间为50s。
6.根据权利要求1所述的一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，所述微波发生器微波功率为300～1000W。
7.根据权利要求6所述的一种微波激发Oxone生成硫酸根自由基处理压载水的方法，其特征在于，所述微波发生器微波功率为500W。
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