本發(fā)明涉及一種去除水中黑曲霉孢子的方法。

背景技術：

1、在處理原水時，除了去除無機和有機污染物，還需注意到如黑曲霉這類具有強致病性和繁殖能力的病原微生物。這些微生物對人類健康構成嚴重威脅，而傳統(tǒng)消毒技術如氯消毒、二氧化氯消毒、次氯酸鈉消毒、紫外線照射和臭氧消毒法往往難以有效消滅高抗性、且會產(chǎn)生繁殖體和休眠體的微生物。此外，這些傳統(tǒng)方法對水質的要求高，成本較昂，并可能產(chǎn)生有害的消毒副產(chǎn)品，如三鹵甲烷和鹵乙酸等，進一步加劇環(huán)境污染。因此，為了提高水處理效率并降低環(huán)境影響，開發(fā)一種更有效的消毒方法成為解決這一挑戰(zhàn)的關鍵。

2、黑曲霉孢子(aspergillus?niger)，為曲霉屬中的常見種，是一種常見的絲狀真菌，在自然環(huán)境中廣泛分布，尤其是在土壤、空氣以及腐爛的植物材料中。它是工業(yè)生產(chǎn)中重要的微生物之一，廣泛應用于酶制劑生產(chǎn)、有機酸(如檸檬酸)的發(fā)酵生產(chǎn)等領域。然而，黑曲霉也是公認的致病真菌之一，其孢子的廣泛分布和高生存率使得它們在醫(yī)院、實驗室以及家庭環(huán)境中構成顯著的健康風險。

3、黑曲霉可以產(chǎn)生大量孢子，這些孢子有強抗逆性，能在極端環(huán)境中存活，并可以通過空氣傳播，人類吸入含有黑曲霉孢子的空氣后，可能導致呼吸系統(tǒng)疾病，如過敏性支氣管肺曲霉癥和曲霉病。此外，對免疫系統(tǒng)功能低下的人群，如癌癥患者、器官移植受者或艾滋病病人，黑曲霉可能導致更嚴重的侵襲性真菌感染。

4、現(xiàn)有的消毒指示菌多采用枯草芽孢桿菌，但黑曲霉孢子的形態(tài)遠大于枯草芽孢桿菌的芽孢體，耐受性也高于芽孢。傳統(tǒng)消毒方法(如簡單的物理照射或化學劑處理)往往難以徹底殺滅其孢子，均存在不足與缺陷且可能產(chǎn)生有害的消毒副產(chǎn)品，如三鹵甲烷、氯酚和其他有機氯化合物等。目前，很少有消毒方法能同時滿足適用于各種水環(huán)境、高效殺菌、操作簡便和低成本等要求。因此，開發(fā)一種安全、高效且環(huán)保的消毒方法對控制黑曲霉孢子的傳播至關重要。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是要解決傳統(tǒng)消毒法對水體中病原微生物殺滅率低、易產(chǎn)生“三致”物質、適用水體ph范圍較小、對水體濁度要求高、藥劑耗量大且貯存條件嚴格、不環(huán)保、無法實現(xiàn)成本低、操作易的問題，而提供一種紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法。

2、本發(fā)明紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法按照以下步驟實現(xiàn)：

3、一、向含有黑曲霉孢子的水中投加高鐵酸鉀，攪拌均勻，得到預處理的水體；

4、二、向預處理的水中插入純鈦電極，通入直流微電流進行催化處理，控制微電流的電流密度為0.5ma/cm2～1ma/cm2，得到催化處理后的水體；

5、三、斷電停止通入微電流，向催化處理后的水中持續(xù)通入臭氧，同時使用紫外光照射處理，完成高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法；

6、其中步驟一中控制高鐵酸鉀的投加量為8mg/l～15mg/l。

7、本發(fā)明提供了一種紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，目的在于能夠利用高鐵酸鉀和臭氧的強氧化性，協(xié)同微電流對高鐵酸鉀催化，同時由紫外(uv254)輔助使病原微生物被殺滅，以降低水中黑曲霉孢子的濃度，本發(fā)明對水中黑曲霉孢子的殺滅率超過98.3％，顯著降低消毒副產(chǎn)品的產(chǎn)生，具有操作簡便、環(huán)保安全等優(yōu)點。

8、第一方面，本發(fā)明投加高鐵酸鉀，高鐵酸鉀在水溶液中釋放出高價的鐵離子(fe(vi))直接作用于微生物的蛋白質成分，破壞其細胞壁、細胞膜等組織結構，同時降低細胞毒性和遺傳毒性；微電流可以促使高鐵酸鉀的氧化反應更為完全和迅速。微電流增加了溶液中的電子活性，使得鐵離子的價態(tài)轉換加速，從而增強了氧化劑對細胞結構的攻擊力，提高殺滅率；臭氧作為另一種強氧化劑，其分子能夠穿透微生物細胞壁，破壞細胞內(nèi)部的酶系統(tǒng)，阻斷微生物的新陳代謝。臭氧的加入能夠有效消除由高鐵酸鉀處理后可能殘留的微生物；紫外(uv254)不僅可直接破壞微生物的dna結構，阻止其復制和再生，還能對水中的臭氧分子進行活化，產(chǎn)生較高濃度的羥基自由基，形成高效的氧化環(huán)境，這對于難以通過單一化學方法清除的孢子形式的微生物尤其有效；

9、第二方面，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明在高鐵酸鉀和微電流與臭氧水的聯(lián)合體系中加入的紫外(uv254)照射會將體系中的部分臭氧活化生成大量活性自由基，增強了臭氧水和高鐵酸鉀的反應效率，形成一個高效的消毒環(huán)境。微電流催化精確控制了化學反應的速率和范圍，有效減少了有害化學副產(chǎn)品的生成。這種方法操作簡便，成本低，適用于大規(guī)模水體處理，對環(huán)境影響小，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的標準。此外，該方法不僅適用于黑曲霉孢子，還可控制其他微生物，提供廣泛的應用前景。簡單且溫和的反應過程，操作簡便易控，適用于多種水體，能有效解決原水消毒中的污染問題，展現(xiàn)出高實用性和創(chuàng)新性。

技術特征：

1.紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于該去除水中黑曲霉孢子的方法按照以下步驟實現(xiàn)：

2.根據(jù)權利要求1所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟一中含有黑曲霉孢子的水中黑曲霉孢子的濃度為104cfu/ml～107cfu/ml。

3.根據(jù)權利要求1所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟一中控制高鐵酸鉀的投加量為8mg/l～10mg/l。

4.根據(jù)權利要求1所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟二中催化處理的時間為15min～30min。

5.根據(jù)權利要求1所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟二中控制微電流的電流密度為0.8ma/cm2～1ma/cm2。

6.根據(jù)權利要求1所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟三中控制臭氧的通入量為30g/h～40g/h。

7.根據(jù)權利要求1所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟三中所述紫外光的波長為254nm。

8.根據(jù)權利要求7所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟三中控制紫外光的照射劑量為20mj/cm2～40mj/cm2。

9.根據(jù)權利要求8所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于控制紫外光的照射劑量為20mj/cm2～25mj/cm2。

10.根據(jù)權利要求1所述的紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，其特征在于步驟三中紫外光照射處理時間為15min～30min。

技術總結
一種紫外線輔助微電流催化高鐵酸鉀與臭氧協(xié)同強化去除水中黑曲霉孢子的方法，本發(fā)明是要解決傳統(tǒng)消毒法對水體中病原微生物殺滅率低、對水體濁度要求高、藥劑耗量大等問題。去除水中黑曲霉孢子的方法：一、向含有黑曲霉孢子的水中投加高鐵酸鉀；二、向預處理的水中插入純鈦電極，通入直流微電流進行催化處理；三、斷電停止通入微電流，向催化處理后的水中持續(xù)通入臭氧，同時使用紫外光照射處理。本發(fā)明利用高鐵酸鉀和臭氧的強氧化性，協(xié)同微電流對高鐵酸鉀催化，同時由紫外輔助使病原微生物被殺滅，以降低水中黑曲霉孢子的濃度，本發(fā)明對黑曲霉孢子的殺滅率超過98.3％，顯著降低消毒副產(chǎn)品的產(chǎn)生，具有操作簡便、環(huán)保安全等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：王魯,盧香泥,孫志強,劉玉蕾,馬軍
受保護的技術使用者：哈爾濱工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9