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随着人类文明的进步,人口的增加以及工农业生产规模的不断扩大,人们向自然界排放的污染物越来越多,这些污染物造成天然水体不同程度的污染,严重威胁着人们的用水安全。细菌和有机物是水环境中比较常见的污染物,它们的去除是水处理中必须要解决的问题。利用恒定磁场进行杀菌抑菌以及有机物降解是一种比较新颖的水处理方法,将它用于传统水处理工艺之前的预处理过程,能起到减轻传统水处理负担的作用,不但大大减少传统水处理工艺中药剂的投放量,而且还可减少处理过程中新的杂质和有害物质等二次污染物的引入,是一种具有广阔发展前景的水处理技术。本文主要研究内容有:
1.恒定磁场对大肠杆菌菌液相对CFU的影响。利用恒定磁场分别对静态和流动大肠杆菌菌液进行处理,以菌液相对CFU数目表征处理结果,研究时间(t),温度(T),磁感强度(B),水流速度(v,限流动态处理)等因素对处理结果的影响。结果表明:恒定磁场对大肠杆菌菌液相对CFU的影响显著。
2.恒定磁场对大肠杆菌生长曲线的影响。通过实验得到不同强度恒定磁场作用下大肠杆菌的生长曲线,结果表明:磁场对大肠杆菌的生长繁殖的抑制效果非常显著,对细菌总数的影响在1~2个数量级之间,磁场的介入降低了细菌的生长速率,并延长了其世代周期。
3.恒定磁场对大肠杆菌形貌的影响。利用电子显微镜对细菌形貌进行观察研究,对揭示恒定磁场影响细菌生长繁殖的机理有很大帮助。实验利用TEM和SEM对450mT磁场下的大肠杆菌进行形貌观察,并与未经过磁处理的大肠杆菌形貌进行对比。结果表明,磁场的介入,破坏了细菌细胞壁和细胞质膜的完整性,显著抑制了细菌的正常生长繁殖。
4.恒定磁场对大肠杆菌蛋白质表达的影响。提取经磁场处理和未经磁场处理的大肠杆菌的总蛋白,分别进行SDS-PAGE和Native-PAGE电泳,电泳结果表明:磁场的介入使得大肠杆菌中低分子质量蛋白质的含量增大。
5.恒定磁场影响大肠杆菌生长繁殖的机理。结合本课题恒定磁场对大肠杆菌生长繁殖影响的实验,并参考以往文献,提出几种恒定磁场影响生物系统的机理:氧分子重分布机理,弱静电力作用机理,洛伦兹力作用机理和感生电流机理。
6.恒定磁场对葡萄糖溶液和淀粉溶液COD的影响。研究时间,温度,磁感强度,水流速度,有机物初始浓度等因素对恒定磁场降低两种模拟有机污水COD的影响。结果表明:恒定磁场处理对两种溶液的COD都产生比较明显的降低作用,并且经恒定磁场处理后,淀粉溶液的COD降低幅度优于葡萄糖溶液。
7.恒定磁场处理对水样中DO的影响及理论分析。恒定磁场处理加快了氧气在水中的溶解速率,即影响氧气在水中溶解的动力学;恒定磁场没有改变达到溶解平衡时水样中氧气的含量,即恒定磁场对氧气在水中溶解的最终平衡状态不会产生影响。利用间隙填充机理和水合作用机理对实验现象进行理论分析和探讨。
8.恒定磁场处理对污水中有机物降解的机理研究。根据恒定磁场处理对污水中有机物降解的实验事实,并结合以往文献报道,提出恒定磁场改变体系能量状态,絮凝沉降和DO氧化能力增强等机理解释恒定磁场对有机物降解的影响。
9.研制开发自动过滤磁场净水装置对几种污水进行处理,结果表明:装置的净水效果十分显著。根据课题研究成果,并结合企业的生产实践,研制强磁除污灭菌活水器,用于自来水的净化处理。