消毒殺菌機理:
- 紫外線是一種波長范圍為136-390nm的不可見光線,在波長為240-280nm時具有殺菌作用,尤以波長253.7nm處殺菌能力zui強。
紫外線消毒主要是通過對微生物(細(xì)菌、病毒、芽孢等病原體)的輻射損傷和破壞核酸(RNA或DNA)的功能使微生物致死,同時還可引起微生物其它結(jié)構(gòu)的破壞,從而達(dá)到消毒目的。
紫外消毒主要存在的問題是不具有剩余消毒能力,當(dāng)處理水離開反應(yīng)器之后,一些被紫外線殺傷的微生物在光復(fù)活機制下會復(fù)活再生,但大劑量的紫外線輻射可避免細(xì)菌光復(fù)活;紫外消毒效果受石英管紫外線穿透率(UVT)影響較大,在紫外消毒系統(tǒng)的管理上應(yīng)特別注意石英套管外壁的清洗工作,以保證較高的紫外線透過率。
- 光催化(photocatalyst)主要成分是納米*(TiO2)。TiO2本身無毒無害,已廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品等各種領(lǐng)域。光觸媒通過光的照射下會產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應(yīng)(氧化-還原反應(yīng)),產(chǎn)生出氧化能力*的自由氫氧基和活性氧,這些產(chǎn)物可殺滅病原微生物和分解有機污染物。TiO2吸收光能量之后,價帶(valence band)中的電子就會被激發(fā)到導(dǎo)帶(con-duction band),形成帶負(fù)電的高活性電子e-,同時在價帶上產(chǎn)生帶正電的空穴h+。在電場的作用下,電子與空穴發(fā)生分離,遷移到粒子表面的不同位置。熱力學(xué)理論表明,分布在表面的h+可以將吸附在TiO2表面OH-和H2O分子氧化成OH自由基,而OH自由基的氧化能力是水體中存在的氧化劑中zui強的,,故能高效快速*殺滅各種細(xì)菌、病毒,對一般消毒劑有抗性的病原微生物也能*分解,并將zui終降解為CO2、H2O等無害物質(zhì)。此外,許多有機物的氧化電位較TiO2的價帶電位更負(fù)一些,能直接為h+所氧化。而TiO2表面高活性的e-則具有很強的還原能力,可以還原去除水體中金屬離子。
TiO2光催化殺滅微生物機理主要包括直接反應(yīng)和間接反應(yīng),直接反應(yīng)是光生電子和空穴直接和細(xì)胞壁、細(xì)胞膜或細(xì)胞的組成成分反應(yīng),從而殺滅菌類;間接反應(yīng)是光生電子或光生空穴與水或水中的溶氧反應(yīng),形成·OH、·O-2、H2O2等具有很強氧化能力的活性氧類,這些活性氧類能穿透菌類的細(xì)胞壁,進入菌體,阻止成膜物質(zhì)的傳輸,阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng),從而有效地殺滅菌類。
- 光催化技術(shù)是傳統(tǒng)消毒方法的革命,通過固載化技術(shù),將納米TiO2光催化劑負(fù)載在固載材料上,在紫外條件下,對污水進行消毒,一方面可能減少污水紫外消毒系統(tǒng)對紫外光強度的依賴,降低紫外燈管的數(shù)量;另一方面光催化反應(yīng)協(xié)同紫外殺菌,可能降低紫外消毒光復(fù)活作用,強化紫外消毒處理效果,這一技術(shù)的研究,對降低紫外消毒投資和運行費用,提高紫外消毒剩余消毒能力具有一定意義。
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