CN114920345A - 一种过氧乙酸强化消毒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过氧乙酸强化消毒方法，包括以下步骤：S110、将过氧乙酸溶液加入病原微生物悬液中，使用酸液和碱液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液；S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液；S130、在3mi n‑30mi n内，分至少5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有培养基的无菌培养皿中培养；S150、对培养皿进行培养，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。有益效果在于：采用该方法灭活水中大肠杆菌和MS2噬菌体，灭活效率高；采用氧化铜作为活化剂，反应条件温和，能耗成本低，操作便捷。

Description

一种过氧乙酸强化消毒方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种过氧乙酸强化消毒方法。
背景技术
全球范围内，水环境中病原微生物(如细菌、病毒、原生动物等)导致的公共卫生事件不断发生，对水环境安全和人类健康造成了较大威胁，也给传统的消毒方式带来了新的挑战。消毒能够有效的去除微生物，是水处理中必不可少的工艺。目前常用的水消毒方法包括氯消毒、臭氧消毒以及紫外消毒等，但都存在一定的缺陷：氯消毒易产生三卤甲烷(THMs)等致癌、致突变的消毒副产物；臭氧消毒所需的设备复杂、昂贵，持续消毒能力较差；紫外消毒能耗高，且存在微生物光复活的问题。
过氧乙酸(PAA)消毒是一种新兴的绿色消毒工艺，被视为传统氯消毒剂最有潜力的替代。在PAA消毒过程中，由于不同病原微生物在尺寸大小、形态结构、生理功能等方面均存在显著差异，其对PAA的消毒抗性也有所不同。现有研究也表明，PAA对病毒等部分种类的病原微生物灭活效果有限，需要较大的投加量才能保证消毒效果。因此，有效提高PAA对不同病原微生物的灭活效率，成为目前PAA消毒领域亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题而提供一种过氧乙酸强化消毒方法，本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案具有：对水中不同病原微生物的去除效率高、反应条件温和、消毒副产物少等技术效果，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种过氧乙酸强化消毒方法，包括以下步骤：
S110、将过氧乙酸溶液加入病原微生物悬液中，使用酸液和碱液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液；
S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液；
S130、在3min-30min内，分至少5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；
S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有培养基的无菌培养皿中培养；
S150、对培养皿进行培养，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。
作为优选，所述步骤S110中，初始反应液的反应温度为25℃。
作为优选，所述步骤S110中，病原微生物悬液为大肠杆菌悬液与MS2噬菌体悬液中的一种，其中大肠杆菌悬液的初始细胞密度为107CFU/mL，MS2噬菌体悬液的初始浓度为106PFU/mL。
作为优选，所述步骤S130中，大肠杆菌悬液的取样时间为3min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、1.5min、2min、2.5min和3min。
作为优选，所述步骤S130中，MS2噬菌体悬液的取液时间为30min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、5min、10min、15min和30min。
作为优选，所述步骤S110中，过氧乙酸溶液的浓度为5-10mg/L；酸液和碱液分别为0.1mol/L的硫酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液。
作为优选，所述步骤S120中，混合液中CuO的浓度为0.1g-0.5g/L。
作为优选，所述步骤S140中，消毒样品的稀释倍数为10-105倍。
作为优选，所述步骤S140中，培养基均为胰酪大豆胨培养基。
作为优选，所述步骤S150中，培养皿的培养温度为37℃、培养时间为18-24h。
综上，本发明的有益效果在于：1、采用该方法灭活水中大肠杆菌和MS2噬菌体，可分别在3min和30min内，实现3.6和5.0个对数以上的灭活，灭活效率高；
2、采用氧化铜作为活化剂，可在常温、常压以及中性pH条件下有效活化过氧乙酸，且不需要额外的能量输入；反应所需的反应条件温和，能耗成本低，操作便捷；
3、采用过氧乙酸作为氧化剂，可产生羟基自由基(·OH)，以及乙酰氧基自由基(CH3CO2·)、乙酰过氧基自由基(CH3CO3·)等有机自由基，并且不产生有毒的消毒副产物；相较于单独过氧乙酸消毒，自由基的作用的引入能够显著提高对水中病原微生物的去除效果，具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1、2和3中大肠杆菌的灭活曲线图；
图2是本发明实施例4中MS2噬菌体的灭活曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种过氧乙酸强化消毒方法，包括以下步骤：
S110、将浓度为5-10mg/L过氧乙酸溶液(PAA)加入病原微生物悬液中，使用0.1mol/L的硫酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液，初始反应液的反应温度为25℃；
其中，病原微生物悬液为大肠杆菌悬液与MS2噬菌体悬液中的一种，其中大肠杆菌悬液的初始细胞密度为107CFU/mL，MS2噬菌体悬液的初始浓度为106PFU/mL；
S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液，使混合液中CuO的浓度为0.1g-0.5g/L；
S130、在3min-30min内，分5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；
其中，大肠杆菌悬液的取样时间为3min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、1.5min、2min、2.5min和3min；
MS2噬菌体悬液的取液时间为30min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、5min、10min、15min和30min；
S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，稀释倍数为10-105倍，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有胰酪大豆胨培养基的无菌培养皿中培养；
具体操作方法为：稀释后的大肠杆菌消毒样品直接接种在含有琼脂培养基的无菌培养皿中；
稀释后的MS2噬菌体消毒样品与对应宿主菌、半固体培养基混合后，倾倒在含有底层固体培养基的无菌培养皿中，形成双层平板；
S150、对培养皿进行培养，培养温度为37℃，培养时间为18-24h，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。
并设置两组对照实验，其一为仅加过氧乙酸溶液(PAA)，无CuO；另一为仅加CuO，无过氧乙酸溶液(PAA)；
具体实施例如下：
实施例1：
包括以下步骤：S110、将浓度为5mg/L过氧乙酸溶液(PAA)加入病原微生物悬液中，使用0.1mol/L的硫酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液，初始反应液的反应温度为25℃；
其中，病原微生物悬液为大肠杆菌悬液，初始细胞密度为107CFU/mL；
S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液，使混合液中CuO的浓度为0.1g/L；
S130、在5min内，分5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；
其中，大肠杆菌悬液的取样时间为3min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、1.5min、2min、2.5min和3min；
S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，稀释倍数为10-105倍，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有胰酪大豆胨培养基的无菌培养皿中培养；
S150、对培养皿进行培养，培养温度为37℃，培养时间为24h，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。
由图1中数据可知，在该实施例条件下，大肠杆菌的灭活的对数值在3.6以上。
实施例2：
包括以下步骤：S110、将浓度为5mg/L过氧乙酸溶液(PAA)加入病原微生物悬液中，使用0.1mol/L的硫酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液，初始反应液的反应温度为25℃；
其中，病原微生物悬液为大肠杆菌悬液，初始细胞密度为107CFU/mL；
S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液，使混合液中CuO的浓度为0.3g/L；
S130、在5min内，分5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；
其中，大肠杆菌悬液的取样时间为3min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、1.5min、2min、2.5min和3min；
S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，稀释倍数为10-105倍，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有胰酪大豆胨培养基的无菌培养皿中培养；
S150、对培养皿进行培养，培养温度为37℃，培养时间为24h，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。
由图1中数据可知，在该实施例条件下，大肠杆菌的灭活的对数值在3.6以上。
实施例3：
包括以下步骤：S110、将浓度为5mg/L过氧乙酸溶液(PAA)加入病原微生物悬液中，使用0.1mol/L的硫酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液，初始反应液的反应温度为25℃；
其中，病原微生物悬液为大肠杆菌悬液，初始细胞密度为107CFU/mL；
S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液，使混合液中CuO的浓度为0.5g/L；
S130、在5min内，分5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；
其中，大肠杆菌悬液的取样时间为3min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、1.5min、2min、2.5min和3min；
S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，稀释倍数为10-105倍，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有胰酪大豆胨培养基的无菌培养皿中培养；
S150、对培养皿进行培养，培养温度为37℃，培养时间为24h，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。
由图1中数据可知，在该实施例条件下，大肠杆菌的灭活的对数值在3.6以上。
实施例4：
包括以下步骤：S110、将浓度为10mg/L过氧乙酸溶液(PAA)加入病原微生物悬液中，使用0.1mol/L的硫酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液，初始反应液的反应温度为25℃；
其中，病原微生物悬液为MS2噬菌体悬液，MS2噬菌体悬液的初始浓度为106PFU/mL；
S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液，使混合液中CuO的浓度为0.1g-0.5g/L；
S130、在30min内，分5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；
MS2噬菌体悬液的取液时间为30min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、5min、10min、15min和30min；
S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，稀释倍数为10-105倍，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有胰酪大豆胨培养基的无菌培养皿中培养；
具体操作方法为：稀释后的MS2噬菌体消毒样品与对应宿主菌、半固体培养基混合后，倾倒在含有底层固体培养基的无菌培养皿中，形成双层平板；
S150、对培养皿进行培养，培养温度为37℃，培养时间为18h，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。
由图2可知，该实施例条件下，MS2噬菌体灭活的对数值在5.0以上。
综上可知，采用本方法灭活水中大肠杆菌和MS2噬菌体，可分别在3min和30min内，实现3.6和5.0个对数以上的灭活，灭活效率高；并且采用氧化铜作为活化剂，可在常温、常压以及中性pH条件下有效活化过氧乙酸，且不需要额外的能量输入；反应所需的反应条件温和，能耗成本低，操作便捷；采用过氧乙酸作为氧化剂，可产生羟基自由基(·OH)，以及乙酰氧基自由基(CH3CO2·)、乙酰过氧基自由基(CH3CO3·)等有机自由基，并且不产生有毒的消毒副产物；相较于单独过氧乙酸消毒，自由基的作用的引入能够显著提高对水中病原微生物的去除效果，具有良好的应用前景。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于，包括以下步骤：
S110、将过氧乙酸溶液加入病原微生物悬液中，使用酸液和碱液调节反应溶液的pH为7.0，得到初始反应液；
S120、向步骤S110中得到的初始反应液加入CuO固体并完全混匀，得到混合液；
S130、在3min-30min内，分至少5次取混合液，并在取液后加入过量的硫代硫酸钠，得到至少5份消毒样品；
S140、对步骤S130中得到的消毒样品逐份进行10倍梯度稀释，得到稀释样品，并将该稀释样品倒入含有培养基的无菌培养皿中培养；
S150、对培养皿进行培养，并对培养皿中形成的病原微生物菌落进行计数。
2.根据权利要求1所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S110中，初始反应液的反应温度为25℃。
3.根据权利要求1所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S110中，病原微生物悬液为大肠杆菌悬液与MS2噬菌体悬液中的一种，其中大肠杆菌悬液的初始细胞密度为107CFU/mL，MS2噬菌体悬液的初始浓度为106PFU/mL。
4.根据权利要求3所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S130中，大肠杆菌悬液的取样时间为3min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、1.5min、2min、2.5min和3min。
5.根据权利要求3所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S130中，MS2噬菌体悬液的取液时间为30min，取样次数为5次，且取样时间点分别为0min、5min、10min、15min和30min。
6.根据权利要求1所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S110中，过氧乙酸溶液的浓度为5-10mg/L；酸液和碱液分别为0.1mol/L的硫酸溶液和0.1mol/L的氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求1所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S120中，混合液中CuO的浓度为0.1g-0.5g/L。
8.根据权利要求1所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S140中，消毒样品的稀释倍数为10-105倍。
9.根据权利要求1所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S140中，培养基均为胰酪大豆胨培养基。
10.根据权利要求1所述一种过氧乙酸强化消毒方法，其特征在于：所述步骤S150中，培养皿的培养温度为37℃、培养时间为18-24h。
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