基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法，其包括：第一步，在水中加入姜黃素；第二步，采用光源照射第一步獲得的加入姜黃素的水進(jìn)行消毒。通過將食品級(jí)姜黃素與特殊波長(zhǎng)的光配合使用，采用物理化學(xué)相結(jié)合的方式，光動(dòng)力殺菌之后不會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，不會(huì)對(duì)環(huán)境水體造成二次污染，解決了現(xiàn)有生活水消毒技術(shù)中存在的不足，使水體內(nèi)細(xì)菌總數(shù)和色度均滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。運(yùn)行安全性高、成本低、過程簡(jiǎn)單、易操作。對(duì)海水以及放置一段時(shí)間的礦泉水和桶裝水均具有很好的消毒效果。
【專利說明】基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飲用水消毒【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]飲用水的安全問題舉世關(guān)注。飲用水處理過程中的消毒技術(shù)，一直是水科技工作者討論的重要話題。
[0003]傳統(tǒng)的消毒技術(shù)主要存在的問題有:紫外線消毒，紫外光源燈管表面結(jié)垢影響消毒效果、無持續(xù)殺菌能力、會(huì)引起微生物的繁殖、設(shè)備投資較大等；氯氣消毒時(shí)常與水中的有機(jī)物作用，發(fā)生一系列取代反應(yīng)，產(chǎn)生有致癌、致畸作用的有機(jī)氯衍生物，嚴(yán)重影響人類的身體健康，伴隨味覺與嗅覺的不適感。長(zhǎng)期使用該種殺菌劑，細(xì)菌易產(chǎn)生抗藥性，使氯氣的用量逐年增加，副作用愈來愈大；二氧化氯很不穩(wěn)定，與空氣混合的體積比大于10%時(shí)，受到強(qiáng)光或強(qiáng)烈振動(dòng)就可能發(fā)生爆炸，通常需要現(xiàn)用現(xiàn)制，帶來許多不便；臭氧用于飲用水處理，滅菌效果好，無二次污染，并且兼有脫色、除味，去除鐵、錳、氧化分解有機(jī)物和助凝作用等。然而，臭氧的制備和存儲(chǔ)復(fù)雜且價(jià)格較貴。
[0004]光動(dòng)力滅活(photodynamic inactivation,PDI)是一種可選擇性滅活惡性細(xì)胞和致病性微生物的新方法。它是利用無毒的光敏劑在一定波長(zhǎng)的光激活下，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化作用的活性氧物質(zhì)，從而達(dá)到滅活惡性細(xì)胞和致病性微生物的目的。天然光敏劑作為天然產(chǎn)物，材料來源安全、廣泛、成本低、無污染且具有光活性。 [0005]目前，光動(dòng)力在飲用水消毒中的應(yīng)用國(guó)內(nèi)外尚未見報(bào)道。本發(fā)明對(duì)飲用水的消毒方法原料來源廣泛、操作簡(jiǎn)單、安全、成本低、耗時(shí)短，克服了傳統(tǒng)紫外線消毒方法的無持續(xù)性、燈套管易結(jié)垢、設(shè)備投資大；氯消毒產(chǎn)生的具有致癌作用的氯化消毒副產(chǎn)物等缺點(diǎn)，能夠?yàn)轱嬘盟南咎峁┮粋€(gè)全新的安全、可靠的策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法，其能夠克服現(xiàn)有的飲用水消毒技術(shù)中存在的諸多缺陷，對(duì)飲用水消毒具有安全、可靠、快捷的優(yōu)勢(shì)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種新型的基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法，其包括:
[0008]第一步，在水中加入姜黃素；
[0009]第二步，采用光源照射第一步獲得的加入姜黃素的水進(jìn)行消毒。
[0010]其中，所述第一步中所述姜黃素優(yōu)選為食品級(jí)的姜黃素，純度為95%以上。
[0011]其中，所述姜黃素在水中的濃度為0.5uM。
[0012]其中，所述第二步中所述光源為L(zhǎng)ED藍(lán)色光源，波長(zhǎng)范圍為能激發(fā)姜黃素的425nm ~480nmo
[0013]其中，所述照射時(shí)間為≥60s。[0014]其中，所述的水可以是自來水、海水、桶裝水或礦泉水，優(yōu)選自來水。
[0015]本發(fā)明還提供了一種飲用水，其是通過光動(dòng)力消毒的方法獲得的，所述光動(dòng)力消毒的方法包括:
[0016]第一步，在自來水中加入食品級(jí)的姜黃素，所加入的姜黃素在自來水中的濃度為
0.5uM ；
[0017]第二步，采用能激發(fā)姜黃素的波長(zhǎng)范圍為425nm~480nm的LED藍(lán)色光源照射第一步中獲得的加入姜黃素的自來水，照射時(shí)間為> 60s，從而獲得飲用水，
[0018]所述飲用水的水體中細(xì)菌總數(shù)相對(duì)于未消毒的自來水降低了 18.3倍。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]本發(fā)明通過將食品級(jí)姜黃素與特殊波長(zhǎng)的光配合使用，采用物理化學(xué)相結(jié)合的方式，光動(dòng)力殺菌之后不會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，不會(huì)對(duì)環(huán)境水體造成二次污染，解決了現(xiàn)有生活水消毒技術(shù)中存在的不足，使 水體內(nèi)細(xì)菌總數(shù)和色度均滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。運(yùn)行安全性高、成本低、過程簡(jiǎn)單、易操作。對(duì)海水以及放置一段時(shí)間的礦泉水和桶裝水均具有很好的消毒效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為不同濃度姜黃素介導(dǎo)的光動(dòng)力照射30s對(duì)水樣的消毒效果圖。
[0022]圖2為不同濃度姜黃素介導(dǎo)的光動(dòng)力照射30s前后水樣的顏色對(duì)比圖。
[0023]圖3為0.5uM姜黃素介導(dǎo)的光動(dòng)力照射不同時(shí)間水樣的消毒效果圖。
[0024]圖4為0.5uM姜黃素介導(dǎo)的光動(dòng)力照射不同時(shí)間水樣的顏色對(duì)比圖。
[0025]圖5為0.5uM姜黃素介導(dǎo)的光動(dòng)力照射60s對(duì)海水、桶裝水和礦泉水消毒的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種新型的基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法，其包括:
[0027]第一步，在水中加入姜黃素；
[0028]第二步，采用光源照射第一步獲得的加入姜黃素的水進(jìn)行消毒。
[0029]其中，所述第一步中所述姜黃素優(yōu)選為食品級(jí)的姜黃素，純度為95%以上。
[0030]其中，所述姜黃素在水中的濃度為0.5uM。
[0031 ] 其中，所述第二步中所述光源為L(zhǎng)ED藍(lán)色光源，波長(zhǎng)范圍為425nm~480nm，而姜黃素的激發(fā)波長(zhǎng)范圍為410nm~450nm，因此，此藍(lán)色光源能激發(fā)姜黃素，產(chǎn)生活性氧，進(jìn)而滅活微生物。
[0032]其中，所述照射時(shí)間為≥60s。
[0033]其中，所述的水可以是自來水、海水、桶裝水或礦泉水，優(yōu)選自來水。
[0034]本發(fā)明還提供了一種飲用水，其是通過光動(dòng)力消毒的方法獲得的，所述光動(dòng)力消毒的方法包括:
[0035]第一步，在自來水中加入食品級(jí)的姜黃素，所加入的姜黃素在自來水中的濃度為
0.5uM ；
[0036]第二步，采用能激發(fā)姜黃素的波長(zhǎng)范圍為425nm~480nm的LED藍(lán)色光源照射第一步中獲得的加入姜黃素的自來水，照射時(shí)間為60s，從而獲得飲用水，[0037]所述飲用水的水體中細(xì)菌總數(shù)相對(duì)于未消毒的自來水降低了 18.3倍。
[0038]水體顏色符合生活飲用水的色度要求。
[0039]姜黃素(Curcumin)是從姜科姜黃屬(Curcumalonga)植物姜黃、莪術(shù)、郁金等的根莖中提取的一種天然的黃色酸性酚類物質(zhì)，是姜黃發(fā)揮藥理作用的最主要的活性成分。姜黃素多產(chǎn)于日本、印度、中國(guó)等熱帶、亞熱帶國(guó)家。在亞洲各國(guó)，其應(yīng)用歷史悠久、用處廣泛，姜黃素既可用來當(dāng)作藥物，亦可當(dāng)作著色劑、調(diào)味品、香料及防腐劑。傳統(tǒng)醫(yī)藥學(xué)認(rèn)為姜黃素能行氣、驅(qū)蟲、散風(fēng)活血、通經(jīng)止痛等，具有良好的醫(yī)療保健作用；常常用于治療厭食、鼻炎、肝膽疾患、風(fēng)濕病等疾病。姜黃素目前是世界上銷量最大的七大天然食用色素之一。姜黃素不但可以調(diào)節(jié)吞噬細(xì)胞的活性，還可以抑制病毒、真菌、細(xì)菌。研究表明，姜黃素具有強(qiáng)烈的廣譜抗菌作用，對(duì)紅色毛癬菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等有強(qiáng)烈的抑制作用，可以治療皮膚病或改善腸道菌群。 [0040]本發(fā)明根據(jù)食品添加劑限量標(biāo)準(zhǔn)及生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，篩選了消毒濃度的食品級(jí)姜黃素(純度為95%以上)為0.5uM和光照時(shí)間為60s，在此條件下細(xì)菌總數(shù)及飲用水色澤達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。
[0041]本發(fā)明提供的方法可在短時(shí)間內(nèi)殺死大量細(xì)菌，克服了傳統(tǒng)紫外線消毒方法的無持續(xù)性、燈套管易結(jié)垢、設(shè)備投資大；氯消毒產(chǎn)生的具有致癌作用的氯化消毒副產(chǎn)物等缺點(diǎn)，飲用水經(jīng)過添加0.5uM的食品級(jí)姜黃素，LED藍(lán)色光源(425-480nm)光照60s的殺毒工藝，使細(xì)菌總數(shù)降低了 18.3倍，達(dá)到了生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，水體顏色符合生活飲用水的色度要求，所需姜黃素的成本約為0.485元/噸水，耗電成本約為0.175元/噸水。因此采用本【具體實(shí)施方式】提供的技術(shù)方案，具有如下的技術(shù)效果:
[0042]1、將食品級(jí)姜黃素與可見光配合使用，可以避免傳統(tǒng)紫外線消毒方法的無持續(xù)性、燈套管易結(jié)垢、設(shè)備投資大；氯消毒產(chǎn)生的具有致癌作用的氯化消毒副產(chǎn)物，不會(huì)對(duì)環(huán)境水體造成二次污染；
[0043]2、食品級(jí)姜黃素來源廣泛、安全、成本低、光動(dòng)力殺菌效果好且時(shí)間短。
[0044]以下采用實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對(duì)本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0045]實(shí)施例1:
[0046]將自來水中添加不同濃度(0.25uM、0.5uM、0.75uM、luM)的食品級(jí)姜黃素，應(yīng)用LED藍(lán)色光源(425-480nm)光照30s進(jìn)行殺毒，細(xì)菌總數(shù)由空白對(duì)照組(單純的自來水)的 765cfu/mL 分別降低到 420cfu/mL、180cfu/mL、135cfu/mL、104cfu/mL,降低倍數(shù)分別為
1.8,4.3,5.7,7.4倍。根據(jù)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的色度要求及消毒效果，我們選定0.5uM的姜黃素濃度，優(yōu)化殺毒時(shí)間，分別設(shè)置光照30s、45s、60s。細(xì)菌總數(shù)由空白對(duì)照組的427cfu/mL,分別降低到 141cfu/mL、lllcfu/mL、23cfu/mL，降低倍數(shù)分別為 3.0,3.8,18.3倍。因此姜黃素濃度為0.5uM，光照時(shí)間為60s的飲用水消毒方法，達(dá)到了生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，水體顏色也達(dá)到了生活飲用水的色度要求。
[0047]實(shí)施例2:
[0048]本發(fā)明進(jìn)一步應(yīng)用到不同水質(zhì)(海水、桶裝水及礦泉水)的消毒中。將新鮮海水、開放放置3天前后的桶裝水和礦泉水中分別添加0.5uM的食品級(jí)姜黃素，應(yīng)用LED藍(lán)色光源(425-480nm)光照60s進(jìn)行消毒。由于桶裝水及礦泉水都是經(jīng)過消毒處理的，為了評(píng)價(jià)本發(fā)明的消毒效果，需將樣品開放放置3天左右進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示:0.5uM姜黃素介導(dǎo)的光動(dòng)力照射60s之后，海水平均細(xì)菌總數(shù)由895cfu/mL降到41cfu/mL，降低了 21.6倍，桶裝水平均細(xì)菌總數(shù)由413cfu/mL降到21cfu/mL，降低了 19.4倍，礦泉水平均細(xì)菌總數(shù)由96cfu/mL降到lOcfu/mL，降低了 9.6倍，均實(shí)現(xiàn)了很好的消毒效果。
[0049]所有上述的首要實(shí)施這一知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并沒有設(shè)定限制其他形式的實(shí)施這種新產(chǎn)品和/或新方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員將利用這一重要信息，上述內(nèi)容修改，以實(shí)現(xiàn)類似的執(zhí)行情況。但是，所有修改或改造基于本發(fā)明新產(chǎn)品屬于保留的權(quán)利。
[0050]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變 化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型的基于光動(dòng)力的飲用水消毒方法，其特征在于，包括: 第一步，在水中加入姜黃素； 第二步，采用光源照射第一步獲得的加入姜黃素的水進(jìn)行消毒。
2.如權(quán)利要求1所述的飲用水消毒方法，其特征在于:所述第一步中所述姜黃素優(yōu)選為食品級(jí)的姜黃素，純度為95%以上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的飲用水消毒方法，其特征在于:所述姜黃素在水中的濃度為 0.5uM。
4.如權(quán)利要求1至3所述的飲用水消毒方法，其特征在于:所述第二步中所述光源為L(zhǎng)ED藍(lán)色光源，波長(zhǎng)范圍為425nm~480nm。
5.如權(quán)利要求1至4所述的飲用水消毒方法，其特征在于:所述照射時(shí)間為>60s。
6.如權(quán)利要求1至5所述的飲用水消毒方法，其特征在于:所述的水可以是自來水、海水、桶裝水或礦泉水，優(yōu)選自來水。
7.一種飲用水，其特征在于:所述飲用水是通過光動(dòng)力消毒的方法獲得的，所述光動(dòng)力消毒的方法包括， 第一步，在自來 水中加入食品級(jí)的姜黃素，所加入的姜黃素在自來水中的濃度為.0.5uM ； 第二步，采用能激發(fā)姜黃素的波長(zhǎng)范圍為425nm~480nm的LED藍(lán)色光源照射第一步中獲得的加入姜黃素的自來水，照射時(shí)間為> 60s，從而獲得飲用水， 所述飲用水的水體中細(xì)菌總數(shù)相對(duì)于未消毒的自來水降低了 18.3倍。
【文檔編號(hào)】C02F1/50GK103991920SQ201410211998
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】劉一鳴, 武娟, 許川山, 薛勇, 薛長(zhǎng)湖 申請(qǐng)人:劉一鳴, 武娟