过程工程学报 ›› 2022, Vol. 22 ›› Issue (11): 1574-1583.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221304CSTR: 32067.14.jproeng.221304
蒲思川1,2*, 师兰婷1, 贺佳1, 边娜3, 刘钊1
Sichuan PU1,2*, Lanting SHI1, Jia HE1, Na BIAN3, Zhao LIU1
1. School of Environmental and Chemical Engineering, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, Shaanxi 710048, China
2. College of Chemistry & Chemical Engineering, Shaanxi Province Key Laboratory for Environmental Pollution Control Technology and Reservoir Protection of Oil and Gas Field, Xi'an Shiyou University, Xi'an, Shaanxi 710065, China
3. Xi'an Electric Power College, Xi'an, Shaanxi 710032, China
摘要: 采用介质阻挡放电(Dielectric Barrier Discharge, DBD)低温等离子体对铜绿微囊藻进行灭活研究,考察了电气参数、场结构参数及铜绿微囊藻溶液液相体系因素等放电条件对其灭活规律的影响。利用多种分析方法[如丙酮提取分光光度法、电导率测定、扫描电镜(SEM)和高效液相色谱(HPLC)]检验DBD低温等离子体对铜绿微囊藻的灭活效果。实验结果表明,放电条件对铜绿微囊藻灭活率有极大影响,在最佳条件下(放电电压160 V,放电电流0.6 A,介质间距4 mm,溶液初始OD值0.2,pH值为弱碱性)放电时间5 min,铜绿微囊藻的灭活率可达90%以上。经DBD低温等离子体放电处理后,藻液颜色由鲜绿色→淡绿色→浅黄色→无色,藻细胞的Chl-a含量大幅减少,光合作用能力被抑制,藻细胞的生长受阻。扫描电镜结果显示,藻细胞在放电处理前饱满、完整;而放电后的藻细胞细胞结构破坏严重,细胞膜破裂,细胞内容物泄漏,仅存少量细胞残骸。放电处理后的藻细胞电解质渗出率增大,细胞膜结构受到严重的破坏导致其通透性增大,细胞内容物外泄。DBD低温等离子体灭活铜绿微囊藻的过程中,藻毒素的含量随放电时间先增加后减小。在最佳放电条件下,放电5 min后,不仅完全降解了藻细胞破裂释放出的藻毒素,去除率达100%,还对原有水体中的藻毒素进行了降解。上述实验结果表明,DBD低温等离子体技术是一种较好的去除铜绿微囊藻的方法。该方法不仅可抑制藻细胞的增殖,造成藻细胞大量死亡,而且不会造成水体的二次污染,具有较好的应用价值。