一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，步驟如下：將Oxone粉末加入待處理的壓載水中，混合均勻后，采用微波發(fā)生器對壓載水進(jìn)行滅菌處理，作為優(yōu)選，Oxone粉末投加量為0.005～0.015g/L，微波處理壓載水的時(shí)間為40～80s，微波的功率為300～1000W。本發(fā)明方法操作簡單，處理時(shí)間短，效率高，可以快速殺滅壓載水中的細(xì)菌。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于壓載水凈化處理領(lǐng)域，具體涉及一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由 基處理壓載水的方法。 一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法
【背景技術(shù)】
[0002] 壓載水是指為控制船舶縱傾、橫傾、吃水穩(wěn)定性或應(yīng)力而加裝到船上的水及其懸 浮物，它可以最大限度地降低船舶尾波引起的震動(dòng)，確保航行安全。每年全球船舶攜帶的壓 艙水量已超過120億噸，平均每噸壓艙水中含有1.1億個(gè)浮游動(dòng)植物，攜帶7000多種外來生 物在全球傳播。這些外來生物會(huì)迅速蔓延，消耗土著生物的食物并占據(jù)其所需的其他生存 環(huán)境，威脅當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)平衡、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人類健康。
[0003] 目前，壓載水滅菌消毒的方法主要有化學(xué)法、物理法和生物法，這三種方法都能一 定程度上改善養(yǎng)殖對象的生長環(huán)境，但是其效果都有一定的局限性。如化學(xué)法中抗生素的 使用，會(huì)導(dǎo)致耐藥菌株的產(chǎn)生并帶來藥物殘留問題，不利于今后疾病的防治，同時(shí)還會(huì)威脅 到人類的公共衛(wèi)生;物理法常用的臭氧消毒法，由于臭氧會(huì)與海水中的氯離子和溴離子反 應(yīng)生成氯氧化物、溴氧化物，殘留在水體中會(huì)對養(yǎng)殖對象產(chǎn)生毒害;紫外線殺菌法由于紫外 線穿透力差，燈管壽命短且耗電量大，不適合于大規(guī)模處理海水;微生態(tài)制劑等生物法對水 質(zhì)的改良效果明顯，其較高的微生物活性能使有益菌迅速成為優(yōu)勢種，抑制致病菌的生長 繁殖，起到改良水質(zhì)的作用，但是抑菌所需時(shí)間較長，實(shí)際應(yīng)用中具有局限性。
[0004] 公開號為CN101973622A的專利文獻(xiàn)公開了一種采用單過硫酸鹽、過硫酸鹽產(chǎn)生硫 酸根自由基處理水體的方法，該方法通過向被處理的水體中加入單過硫酸鹽、過硫酸鹽以 及促使單過硫酸鹽、過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基的促進(jìn)劑，利用產(chǎn)生的硫酸根自由基氧化 降解各種污染物，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的，但是該方法中過硫酸鹽的雙氧鍵斷裂產(chǎn)生SO 4-需要 的活化能約為130.93kJ/mol，需要較高的微波功率和較長的輻射時(shí)間才能激發(fā)，使得處理 過程時(shí)間長、效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的主要是提供一種通過微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水 的方法，該方法可快速殺滅壓載水中的細(xì)菌和病毒。
[0006] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的 方法，其特征在于，步驟如下:將Oxone粉末加入待處理的壓載水中，混合均勻后，采用微波 發(fā)生器對壓載水進(jìn)行滅菌處理。
[0007] 本發(fā)明中使用的Oxone為過硫酸氫鉀復(fù)合鹽(2KHS05 · KHSO4 · K2SO4)，是一種強(qiáng)氧 化劑，由一個(gè)SO3和K2S2O 8取代HOOH得到的不對稱過氧化物。本發(fā)明通過微波激發(fā)Oxone，使 Oxone的O4S-OH鍵斷裂生成SO，，S〇4_的氧化還原電位為2.7V，壽命為0.3~I s，能快速殺滅壓 載水中的細(xì)菌，同時(shí)Oxone還會(huì)與壓載水中的氯化鈉反應(yīng)生成C12,進(jìn)一步促進(jìn)殺菌作用，并 且處理過程不會(huì)對水體產(chǎn)生二次污染。
[0008] 作為優(yōu)選，所述Oxone粉末投加量為0.005~0.015g/L，最優(yōu)選為0.010g/L。
[0009]作為優(yōu)選，所述微波處理壓載水的時(shí)間為40~80s，最優(yōu)選為50s。
[0010] 作為優(yōu)選，所述微波的功率為300~1000W，最優(yōu)選為500W。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：（1)設(shè)備簡單，僅需要一臺(tái)微波設(shè)備，操作方便；（2)本發(fā)明 處理時(shí)間短，效率高，只需經(jīng)微波處理40~80s即可完成滅菌過程；（3)本發(fā)明處理方法對壓 載水樣的酸堿性無特別要求，可適用的PH值范圍寬。
【附圖說明】
[0012] 圖1是不加 Oxone時(shí)微波功率對壓載水處理效果的影響；
[0013]圖2是不加 Oxone時(shí)微波處理時(shí)間對壓載水處理效果的影響；
[0014]圖3是分別采用本發(fā)明方法和只采用Oxone時(shí)Oxone投加量對壓載水處理效果的影 響；
[0015] 圖4是處理前原壓載水樣中細(xì)菌的透射電鏡圖；
[0016] 圖5是處理后壓載水樣中細(xì)菌的透射電鏡圖；
[0017]圖6是原壓載水樣中顯微鏡下的藻類情況圖；
[0018] 圖7是實(shí)施例1處理后壓載水樣中顯微鏡下的藻類情況圖；
[0019] 圖8是利用致病菌檢測試劑盒檢測原壓載水樣中致病菌存在情況圖；
[0020] 圖9是利用致病菌檢測試劑盒檢測實(shí)施例1壓載水樣中致病菌存在情況圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面通過具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明。
[0022]本發(fā)明中采用的壓載水樣是隨貨船航行一周的壓載水，使用的微波發(fā)生器其反應(yīng) 腔體積為5L，反應(yīng)腔進(jìn)水管與栗連接送水，并安裝有玻璃磚流量計(jì)，量程為1~20L/min，使 用時(shí)可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)水流量來調(diào)節(jié)壓載水經(jīng)微波處理的時(shí)間。
[0023]本發(fā)明所采用的其他原料和設(shè)備若非特指，均可從市場購得或是本領(lǐng)域常用的， 實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]在100L的壓載水中加入15g Oxone粉末，混合均勻后，采用微波裝置處理壓載水， 其中微波功率為800W，調(diào)節(jié)壓載水流速使壓載水流經(jīng)微波反應(yīng)器的時(shí)間為50s。
[0026] 實(shí)施例2
[0027]在100L的壓載水中加入IOg Oxone粉末，混合均勻后，采用微波裝置處理壓載水， 其中微波功率為1000W，調(diào)節(jié)壓載水流速使壓載水流經(jīng)微波反應(yīng)器的時(shí)間為60s。
[0028] 實(shí)施例3
[0029]在100L的壓載水中加入Sg Oxone粉末，混合均勻后，采用微波裝置處理壓載水，其 中微波功率為500W，調(diào)節(jié)壓載水流速使壓載水流經(jīng)微波反應(yīng)器的時(shí)間為75s。
[0030] 實(shí)施例4
[0031]在100L的壓載水中加入Sg Oxone粉末，混合均勻后，采用微波裝置處理壓載水，其 中微波功率為1000W，調(diào)節(jié)壓載水流速使壓載水流經(jīng)微波反應(yīng)器的時(shí)間為50s。
[0032]表1是原水樣與實(shí)施例1處理后水樣物理參數(shù)的變化情況，由表中數(shù)據(jù)可以看出， 經(jīng)本發(fā)明處理后的壓載水除溫度有所升高之外，與原水樣基本沒有差別。
[0033]表1原壓載水樣及實(shí)施例1處理后的水樣物理參數(shù)的變化
[0035] 圖1是不加 Oxone時(shí)微波功率對壓載水處理效果的影響，由圖可以看出，隨著微波 功率的增加，殺滅率逐漸增加，當(dāng)微波功率達(dá)到1000W時(shí)，殺滅率為28.16%。
[0036] 圖2是不加Oxone時(shí)微波處理時(shí)間對壓載水處理效果的影響，由圖可以看出，隨著 微波處理時(shí)間的增加，殺滅率逐漸增加，但是增加緩慢，處理50s時(shí)殺滅率為30.25 %，處理 540s時(shí)殺滅率達(dá)到100%，實(shí)驗(yàn)中，此時(shí)水溫已達(dá)到78.5°C，產(chǎn)生了大量熱能。
[0037] 結(jié)合圖1和圖2可知，微波具有一定的殺菌作用，但是單獨(dú)用于處理壓載水，需要較 長的處理時(shí)間和較大的功率，而且水溫升高明顯。
[0038]圖3是分別采用本發(fā)明方法和只采用Oxone時(shí)Oxone投加量對壓載水處理效果的影 響，由圖可以看出，采用本發(fā)明方法處理壓載水時(shí)，在Oxone投加量為0.01g/L時(shí)殺滅率達(dá)到 100%，而只采用Oxone處理壓載水時(shí)，在投加量為0.01g/L時(shí)殺滅率為50%，在投加量為 0.02g/L時(shí)，其殺滅率也只有85%，由此可見，本發(fā)明方法處理壓載水效果明顯，與只采用 Oxone相比，處理效果提高了 1倍左右。
[0039] 圖4、圖5分別是處理前原水樣中細(xì)菌的投射電鏡圖和實(shí)施例1處理后水樣中細(xì)菌 的投射電鏡圖，在透射電鏡下觀察，處理前的正常菌體胞壁胞膜完整、光滑，胞壁緊貼胞膜， 胞漿內(nèi)容物均勻，可以看到完整的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及其內(nèi)部完好的擬核；而處理后為的菌 體，可以明顯看到菌體變形，胞壁胞膜間空隙增寬，胞壁表面出現(xiàn)皺折并部分模糊不清，胞 漿內(nèi)容物不均勻，其細(xì)胞壁和細(xì)胞膜被破損，甚至出現(xiàn)缺口，導(dǎo)致內(nèi)部的擬核等物質(zhì)流出細(xì) 胞，說明本發(fā)明方法有效殺死了水樣中的細(xì)菌。
[0040] 圖6、圖7分別是處理前原水樣中藻類的電鏡圖和實(shí)施例1處理后水樣中藻類的電 鏡圖，通過電鏡圖可以看出，處理前藻細(xì)胞表面光滑，細(xì)胞膜完整，多數(shù)細(xì)胞內(nèi)呈綠色，有些 還有鞭毛，而且大部分藻類均為運(yùn)動(dòng)狀態(tài);而實(shí)施例1處理后的藻細(xì)胞變形，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外 泄，所有藻類均靜止不動(dòng)，說明本發(fā)明方法可以有效殺滅壓載水中的藻類。
[0041] 圖8、圖9分別是利用致病菌檢測試劑盒檢測原水樣和實(shí)施例1水樣中致病菌存在 情況圖，通過對比處理前后試劑盒內(nèi)的顏色可知，致病菌已全部殺滅。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，其特征在于，步驟如下： 將Oxone粉末加入待處理的壓載水中，混合均勻后，采用微波發(fā)生器對壓載水進(jìn)行滅菌處 理。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，其 特征在于，所述Oxone粉末投加量為0.005~0.015g/L。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，其 特征在于，所述Oxone粉末投加量為0.010g/L。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，其 特征在于，所述微波發(fā)生器處理壓載水的時(shí)間為40~80s。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，其 特征在于，所述微波發(fā)生器處理壓載水的時(shí)間為50s。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，其 特征在于，所述微波發(fā)生器微波功率為300~1000W。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種微波激發(fā)Oxone生成硫酸根自由基處理壓載水的方法，其 特征在于，所述微波發(fā)生器微波功率為500W。
【文檔編號】C02F1/72GK105858858SQ201610235572
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】方振東, 苑晨, 丁昭霞, 趙志偉, 麥正軍, 聶亞林
【申請人】中國人民解放軍后勤工程學(xué)院