CN107789643A - 一种实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法 - Google Patents

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刘航
张郅巍
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Abstract

本发明公开了一种实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法，包括以下步骤：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶悬浮液装入生物气溶胶发生器中；打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热进入生物气溶胶采样器。采用本方法微波辐射产生的能量可以被微生物细胞选择性吸收，使细胞发生不可逆的变化，破坏细胞膜，使细胞失活，达到较好的处理效果。

Description

一种实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法
技术领域
本发明涉及大气微生物领域的处理方法，更具体地说，涉及一种微波辐射处理生物气溶胶的方法。
背景技术
生物气溶胶，通常是指空气动力学直径在100μm以内的含有微生物和其他生物成分的气溶胶。涉及微生物实验的实验室如废水处理实验室及VOCs控制实验室中存在大量的生物气溶胶。尤其是在VOCs控制实验室中生物过滤塔中的微生物会与周围环境构成生物气溶胶，混合在尾气中排出。生物气溶胶的呼吸摄入对人体健康造成许多负面健康效应，产生呼吸道感染、哮喘、肺功能下降等疾病。传统的处理方法如过滤膜等对生物气溶胶处理能力有限。
现在，微波辐射广泛应用于食品及液体领域，但在处理生物气溶胶方面的应用还很有限。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种高效迅速的实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现：
本发明的一种实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法，包括以下步骤：
步骤1：将生物气溶胶发生装置出口和真空抽气泵排气口分别通过橡胶管与微波辐射装置进口连接，将K型热电偶接入微波辐射装置中的Fe3O4吸波材料中，将生物气溶胶采样器与微波辐射装置出口连接；
步骤2：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶悬浮液装入生物气溶胶发生器中；
步骤3：打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热4-20s后进入生物气溶胶采样器，通过生物气溶胶采样器采集生物气溶胶并计算其存活率，所述的吸波材料的温度控制在20-200℃，所述的微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为119-700W。
本发明的有益效果是：
微波电磁场的共振作用产生热能，高温可破坏细胞结构，细胞失活，反应器温度在20℃-200℃范围内，随着温度的升高，生物气溶胶的存活对数降低；微波辐射输出功率在119-700W时，随着辐射功率的增大，生物气溶胶存活对数降低，微波辐射产生的能量可以被微生物细胞选择性吸收，使细胞发生不可逆的变化，破坏细胞膜，使细胞失活；微波辐射时间在4-20s时，随着暴露时间的增大，生物气溶胶在微波场中反应充分，达到较好的处理效果。
附图说明
图1为采用本发明方法的实施例的微波辐射温度与生物气溶胶存活对数的关系；
图2为实施例的微波暴露时间及功率与生物气溶胶存活对数的关系。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本发明的一种实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法，包括以下步骤：
步骤1：将生物气溶胶发生装置出口和真空抽气泵排气口分别通过橡胶管与微波辐射装置进口连接，将K型热电偶接入微波辐射装置中的Fe3O4吸波材料中，将生物气溶胶采样器与微波辐射装置出口连接，K型热电偶用于对微波辐射装置内部实时检测温度；
步骤2：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶悬浮液装入生物气溶胶发生器中；大肠杆菌生物气溶胶菌悬浮液的配置方法采用现有方法即可。
步骤3：打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热4-20s后进入生物气溶胶采样器，通过生物气溶胶采样器采集生物气溶胶并计算其存活率，所述的吸波材料的温度控制在20-200℃，该温度可以认为是微波炉内的温度,所述的微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为119-700W。
优选的生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热20s后进入生物气溶胶采样器，所述的吸波材料的温度控制在200℃，所述的微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为700W。
实施例1
步骤1：将生物气溶胶发生装置出口和真空抽气泵排气口分别通过橡胶管与微波辐射装置进口连接，将K型热电偶接入微波辐射装置中的Fe3O4吸波材料中，将生物气溶胶采样器与微波辐射装置出口连接；
步骤2：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶悬浮液装入生物气溶胶发生器中；
步骤3：打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热4-20s后进入生物气溶胶采样器，通过生物气溶胶采样器连续采集生物气溶胶并计算其存活率，所述的吸波材料的温度控制在20-200℃，所述的微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为119-700W。
本实施例中使用的实验仪器和药品如下：
实验仪器：
生物气溶胶发生装置(中山市浩奇电器有限公司)
真空抽气泵(常州市索奥仪器制造有限公司)
K型热电偶(天津荣创先科科技发展有限公司)
微波辐射装置(M1-L213B，广东美的电器制造有限公司)
药品：
大肠杆菌标准菌株(中科院菌种保藏中心购得)
四氧化三铁Fe3O4(天津元立化工有限公司)
具体实验结果与分析如下：以下分别通过对温度、微波辐射功率和暴露时间对生物气溶胶处理效果的影响，对本技术方案进行详细陈述，在研究某对应关系时其他实验条件均保持一致。
从图1中可以看出，随着辐射温度的升高，生物气溶胶的存活对数逐渐降低，20℃时，存活对数约为5.8lg，80℃时，生物气溶胶存活对数约为4.6lg，150℃时，存活对数仅为1.7lg，升高温度至200℃，生物气溶胶基本全部被灭活。高温造成的压力使大量生物气溶胶细胞受损，降低其存活对数。
图2可以看出，增加暴露时间，可以大幅度降低生物气溶胶的存活对数，微波辐射下暴露4s,生物气溶胶的存活对数约为3.9lg，增加暴露时间到10s，存活对数降低至2.7lg，暴露时间为20s时，生物气溶胶的存活对数降到最低，为1.65lg。增加暴露时间，利于生物气溶胶充分吸收微波辐射产生的能量，使其反应充分，降低其存活对数。
随着微波辐射功率的增大，生物气溶胶存活对数呈降低的趋势，辐射功率为119W时，生物气溶胶的存活对数最低约为4lg，增大辐射功率到385W，生物气溶胶的存活对数降至约3lg，在700W时，生物气溶胶的存活对数降至1.65lg。微波产生的能量可以导致大肠杆菌细胞形态受损，细胞结构被破坏，导致细胞失活，同时微波共振作用产生的热能加剧了细胞失活，降低生物气溶胶的存活对数。由图可见，微波暴露时间为20s，辐射能量为700W时，微波辐射对生物气溶胶的去除效果最好。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：将生物气溶胶发生装置出口和真空抽气泵排气口分别通过橡胶管与微波辐射装置进口连接，将K型热电偶接入微波辐射装置中的Fe3O4吸波材料中，将生物气溶胶采样器与微波辐射装置出口连接；
步骤2：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶悬浮液装入生物气溶胶发生器中；
步骤3：打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热4-20s后进入生物气溶胶采样器，通过生物气溶胶采样器采集生物气溶胶并计算其存活率，所述的吸波材料的温度控制在
20-200℃，所述的微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为119-700W。
2.根据权利要求1所述的实验室尾气生物气溶胶的微波辐射处理方法，其特征在于：生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热20s后进入生物气溶胶采样器，所述的吸波材料的温度控制在200℃，所述的微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为700W。
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