【摘 要】
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消毒是保障水质安全的重要手段,电化学消毒技术由于环境友好,安全和高效等优势备受关注,然而现有的电化学消毒技术的有效消毒区域仅局限于电极表面,存在消毒效率低和耗电高等
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消毒是保障水质安全的重要手段,电化学消毒技术由于环境友好,安全和高效等优势备受关注,然而现有的电化学消毒技术的有效消毒区域仅局限于电极表面,存在消毒效率低和耗电高等缺点。本研究的目的是基于新型电极内过滤电化学消毒装置,系统考察活性碳纤维做电化学消毒电极的潜力,并筛选获得最优碳纤维毡电极材料,同时掌握其消毒机理及最适消毒条件,从而为优化消毒工艺提供可靠技术支持。考察4种碳纤维毡的理化性能和消毒性能,理化性能分析表明PAN基(聚丙烯腈基)的两种碳纤维毡(A-PCF:PAN基活性碳纤维毡和PCF:PAN基普通碳纤维毡)的导电性较高,且A-PCF的石墨碳比例和CNT石墨化纯度最高;消毒评价结果表明,碳纤维毡做电极具有优异的消毒性能,其中A-PCF在2 V,2 s的处理条件下便可实现对流过菌液>6.5-log的去除,消毒性能最优。考察A-PCF对革兰氏阴性菌(大肠杆菌和粪大肠菌)和革兰氏阳性菌(粪肠球菌和枯草芽孢杆菌)的消毒效果,结果表明A-PCF电极有较好的普适性,在2 V电压下对4种细菌的去除对数均>6.0-log。以大肠杆菌作为典型的研究对象,考察A-PCF电极消毒后细菌的复活风险及电极稳定性,发现消毒后细菌会随着储存时间的增加死亡率增长的现象;A-PCF连续运行1h,细菌去除效率不变,消毒稳定性较好。以大肠杆菌为对象,考察A-PCF电极消毒机理及最优消毒条件,结果显示当电压≤2V时,出水总氯为零,pH值不变,排除了电化学反应产物对细菌的影响,且当施加电压为2V,大肠杆菌细胞膜出现明显的破损,表明电场的直接作用可能是细菌致死的诱因。本研究认为,A-PCF电极在2 V施加电压下可以对流过菌液实现安全、高效、稳定的电极内过滤电化学消毒。
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