电化学反应器的杀菌效果研究开题报告
2020-05-15 10:05
1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文 献 综 述
0引言
地面水常常受到土壤、工业废水、生活污水及各种杂质的污染，促使细菌滋生，有时每毫升水中细菌数可达几万乃至几十万个。目前我国不少地区生活饮用水中微生物指标超标严重，据报道，细菌总数和大肠杆菌总数合格率偏低，分别为60％和65％；畜禽养殖废水含有较高浓度的致病菌，其中大肠杆菌数超出指标的万倍，是生活污水的重要污染源。为了保障人体健康，防止疾病的传播，必须进行受污染水源的消毒，以杀灭水中的有害微生物。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
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1.本课题要研究和解决的问题 生活污水和某些工业废水中存在着大量细菌，它们通过一般的化学杀菌法和物理杀菌法并不能被完全灭绝。城市污水处理系统中普通生物滤池只能除去大肠杆菌80~90%，总细菌也只能除去90~95％，因此，为了提高出水水质，防止疾病的传播，杀菌消毒已经成为生活污水和某些工业废水处理系统中杀灭有害的病原微生物必不可少的水处理过程。本课题将研究采用操作简便、自动化程度高、绿色环保的电化学反应器进行杀菌，考察其杀菌效果、检测指标、影响因素等，具有潜在的应用价值。 2.拟采用的研究手段 2.1 检测方法 用光学显微镜观察大肠杆菌数，并用紫外分光光度法测出不同稀释浓度下细菌悬液的OD值，作出标准曲线。大肠杆菌数在实验前后的变化情况即为杀菌效果的评定指标。 2.2 本课题实验设计 2.2.1 仪器与试剂 1. 主要仪器：二维电化学反应器（烧杯 钌铱电极 石墨电极）、稳压直流电源、量筒、移液管、pH试纸、胶头滴管、带塞子锥形瓶、酒精灯、玻璃棒、接种环、电热板、恒温培养箱、显微镜、血球计数板、无菌吸管、无菌平皿、无菌试管、试管架和标记号等。 2. 主要试剂：无菌水、大肠杆菌悬液、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、无菌生理盐水、氢氧化钠、硫酸钠、质量分数分别为0.01％、0.02％、0.05％、0.1％、0.15％的NaCl溶液等。 2.2.2 实验方法 本实验拟采用单因素实验方法，实验前测定水质的pH、电导率、总溶解性固体等参数，并投入一定数量的菌种进行培养。试验中，通过控制电流密度、电解时间、电极材料、电解质种类和浓度，分别测定这四个影响因素下细菌悬液的分光光度值和大肠杆菌数的变化情况。 1. 大肠杆菌的培养 (1)称取药品 药品成分：牛肉膏3g，蛋白胨10g，氯化钠5g，琼脂15~20g，水1000mL。称取药品后放入1000mL大烧杯中，其中牛肉膏放在小烧杯中称量，用热水溶解后倒入大烧杯；蛋白胨极易吸潮，称量后迅速放入大烧杯中。 (2)加热溶解 在烧杯中加入少于所需要的水量，然后放在电热板上加热，并用玻棒搅拌，待药品完全溶解后再补充水分至1000mL。 (3)调节pH值 用pH检测培养基的pH，若pH偏酸，可滴加lmol/L NaOH，边加边搅拌，并随时用pH试纸检测，直至达到所需pH范围。若偏碱，则用lmol/L HCl进行调节。 (4)分装 将配制的液体培养基各取100mL，分装入250mL锥形瓶中，装10瓶，用瓶塞盖住。 (5)灭菌 将上述分装到锥形瓶中的培养基于121.3℃下进行湿热灭菌20min。 (6)大肠杆菌接种 待锥形瓶中溶液慢慢冷却到室温，在无菌条件下，用接种环挑取一环斜面固体大肠杆菌，加入液体培养基中，摇匀。 (7)恒温培养 将锥形瓶用瓶塞封住放入恒温培养箱中，在37℃下恒温培养18～48h。 (8)冷冻保存 将培养后生成的大肠杆菌悬液摇匀，取1mL分装在离心管中，于4℃冰箱里冷冻保存，可保存10天。 2. 制作标准曲线 将培养后的大肠杆菌悬液按10倍梯度进行稀释，一直稀释到生活污水中实际含有大肠杆菌数量的1#8212;10倍，用紫外分光光度法测其OD值，并用血球计数板在光学显微镜下点细胞个数，根据OD值和细胞个数作出标准曲线。 3. 单因素实验 (1)电极材料 采用不同的钛基电极，对电化学反应器的杀菌效果会有一定影响。但是鉴于实验室的条件限制，本实验中将采用钌铱电极为阳极、石墨电极为阴极，并固定极间距为2cm。 (2)电流密度 控制电解时间为30min，氯化钠质量分数为0.05mol/L，阳极采用钌铱电极、阴极采用石墨电极，分别设定电流密度为1mA/cm2、2mA/cm2、3mA/cm2、4mA/cm2、5mA/cm2，测定实验前后的分光光度值，换算成大肠杆菌数，计算杀菌率。 (3)电解时间 控制电流密度为5mA/cm2，氯化钠质量分数为0.05mol/L，阳极采用钌铱电极、阴极采用石墨电极，分别设定电解时间为10min、20min、30min、40min、50min，测定实验前后的分光光度值，换算成大肠杆菌数，计算杀菌率。 (4)氯化钠浓度 控制电流密度为5mA/cm2，控制电解时间为30min，阳极采用钌铱电极、阴极采用石墨电极，分别取质量分数为0.01mol/L、0.025mol/L、0.05mol/L、0.075mol/L、0.1mol/L的NaCl溶液，测定实验前后的分光光度值，换算成大肠杆菌数，计算杀菌率。 (5)硫酸钠浓度 控制电流密度为5mA/cm2，控制电解时间为30min，阳极采用钌铱电极、阴极采用石墨电极，分别取质量分数为0.01mol/L、0.025mol/L、0.05mol/L、0.075mol/L、0.1mol/L的Na2SO4溶液，测定实验前后的分光光度值，换算成大肠杆菌数，计算杀菌率。 4. 最佳条件实验 根据3中各实验的设定值和结果，寻找设定电流密度、电解时间和电解质种类和浓度的最佳实验条件，在最佳实验条件下再次进行实验，测定实验前后溶液的OD值和总大肠杆菌数的变化情况，计算其去除率。
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