双波紫外-光催化处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种双波紫外-光催化处理方法，采用短波紫外和长波紫外组合照射并结合光催化剂处理，所述短波紫外的波长为250-270nm，所述长波紫外的波长为290-340nm，短波紫外和长波紫外的组合比例为0.5:1-4:1。本发明所述的一种双波紫外-光催化处理方法透射能力强、光催化效果好，具有良好的生物灭活效果。
【专利说明】双波紫外-光催化处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种对空气中的细菌和水中藻类、孢囊和细菌的处理方法，具体地说 为一种双波紫外-光催化处理方法。
【背景技术】
[0002] 目前研宄的UV光催化技术主要是以长波紫外或短波紫外作为光源，与光催化 剂结合使用。光催化方法是利用催化材料对UV响应，激发电子产生强还原性的高活 性电子和强氧化性的空穴，并与吸附在催化剂表面的H 20、OH' O2反应生成强氧化性的 OH ·、· (V及· 00H，从而灭活生物有机体。
[0003] 长波紫外-光催化法，利用光催化剂TiO2的吸收波长是387nm，长波紫外线波长 (315-400nm)正好覆盖于此波长范围，能为催化剂提供更充足的能量以克服禁带宽度激发 电子，且长波UV透射能力更强，不易受到水中生物和悬浮物密度的影响。
[0004] 短波紫外-光催化法，因为波长短（250-270nm附近）、UV光子能量更高，辐射强度 更高，可以破坏生物细胞内DNA，能用于生物灭活，当与光催化剂联用时，利用光生电子和空 穴的强氧化性和还原性，增强紫外线辐射的生物灭活能力。
[0005] 长波紫外-光催化法中，长波紫外线自身不具备破坏细胞组织结构、灭活生物的 能力，在生物灭活技术中应用较少，但当与光催化剂联用时可利用光化学氧化反应灭活生 物与微生物。相对于短波紫外线，长波紫外线透射能力较强，不容易受到水中悬浮物质干 扰，所以在悬浮物密度较高或水生生物密度较大的实际水环境中，与之相反，短波紫外-光 催化在实际应用中往往会因为水中杂质等干扰而失效。
【发明内容】
[0006] 本发明针对以上提出的短波紫外光催化法在实际应用中容易受到水中杂质等干 扰的问题，研宄设计一种双波紫外-光催化处理方法。本发明采用的技术手段如下：
[0007] -种双波紫外-光催化处理方法，采用短波紫外线和长波紫外线组合照射并结合 光催化剂处理，短波紫外线和长波紫外线的组合功率比例为〇. 5:1-4:1。
[0008] 进一步地，所述短波紫外线的波长为250-270nm，所述长波紫外线的波长为 290_340nm。
[0009] 进一步地，所述光催化剂为紫外线激发的二氧化钛催化剂。
[0010] 进一步地，所述二氧化钛催化剂为纳米二氧化钛、锐钛矿二氧化钛、金红石二氧化 钛和掺金属二氧化钛中的一种或多种组合。
[0011] 进一步地，所述光催化剂的布设方式为将颗粒状催化剂散投于被处理介质中或涂 敷在光催化剂复合板上。
[0012] 进一步地，运行前为获得稳定而高强度的紫外照射，将紫外灯预热30min-lhr，运 行后为充分利用紫外辐射中次生出的O 3的灭菌能力，可停留30min取样。
[0013] 与现有技术比较，本发明所述的一种双波紫外-光催化处理方法透射能力强、光 催化效果好，具有良好的生物灭活效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明实施例一中未处理等鞭金藻孢囊SEM图。
[0015] 图2是本发明实施例一中长波紫外-光催化处理后的等鞭金藻孢囊SEM图。
[0016] 图3是本发明实施例一中短波紫外-光催化处理后的等鞭金藻孢囊SEM图。
[0017] 图4是本发明实施例一中双波紫外-光催化处理后的等鞭金藻孢囊SEM图。
【具体实施方式】
[0018] 实施例一
[0019] 对赤潮藻孢囊的处理实验。赤潮藻孢囊拥有坚固的外壁膜，能够抵抗自然和酸处 理腐蚀，而且在低溶解氧、低温环境下也可以存活，所以普通的物理、化学处理方法都对其 很难奏效。且处理后休眠状态的孢囊容易复活，并仍具有繁殖能力。
[0020] 本实施例使用输出功率比例为1:1的单盏短波紫外灯与单盏长波紫外灯联合，其 中UVA辐射剂量控制在10 5yW/cm2 · s，UVC的辐射剂量控制在106yW/cm2 · S，并在处理介 质中按一定比例（〈0.5%)悬浮投放二氧化钛催化剂。选用等鞭金藻孢囊作为代表性赤潮 藻孢囊，使用高密度的藻溶液（100X 104/mL-250X 104/mL)作为处理对象。
[0021] 实验中利用扫描电镜（SEM)表征并比较三种处理方法在相同的实验条件下（处理 时间同样为3min，水层厚度为6cm时）对藻孢囊形态与结构的影响。通过SEM照片可以清 晰观察到等鞭金藻孢囊在处理前后形态与内部结构的变化。如图1所示，在未处理前外形 完整、藻壁皱褶清晰；在使用长波紫外-光催化法、短波紫外-光催化法、双波紫外-光催化 法处理后，藻孢囊形态结构出现变化并存在差异。如图2所示，在经过长波紫外-光催化技 术处理后多数藻基本上还能保证完整的外壁（外壁上的颗粒为电镜观察时喷金处理用金 属颗粒）；如图3所示，在经过短波紫外-光催化处理后部分藻孢囊的外壁出现破损，但孢 囊内容物质基本完好；而在经过双波紫外-光催化处理后，如图4所示，视野内全部孢囊细 胞都出现破损，外壁残缺，内容物质溢出，细胞核遭到破坏。依此可以推断出对于厚壁的藻 孢囊的处理，长波紫外-光催化技术和短波紫外-光催化技术的处理能力均有限，基本无能 力对孢囊进行摧毁性处理，仅仅细胞外壁受损的孢囊会经过复配养重新复活，只有对细胞 核严重破坏的双波紫外-光催化处理技术才有可能彻底灭活藻孢囊，使其无法复活。
[0022] 实施例二
[0023] 在实施例一中同样的实验环境下，对长波紫外-光催化法、短波紫外-光催化法、 双波紫外-光催化法（长波和短波输出功率比为1 :1)三种方法在不同处理时间和水层厚 度下的处理效果进行了量化分析。选用处理后活体藻密度与复培养1-5天后活体藻密度作 为评价指标。受到紫外光透射能力的影响，水层厚度越高处理效果越低，实验中发现水层厚 度为0?8cm时双波紫外-光催化法能达到很好的处理效果，水层厚度为6cm及以下时，该 方法可实现100%的处理效率。因而文中仅列出水层厚度为6cm时的处理效果。处理时间 分别为lmin、3min、5min、10min、20min、30min,处理结果如下表所示：
[0024]
【权利要求】
1. 一种双波紫外-光催化处理方法，其特征在于：采用短波紫外和长波紫外组合照射 并结合光催化剂处理，短波紫外和长波紫外的组合功率比例为0. 5:1-4:1。
2. 根据权利要求1所述的双波紫外-光催化处理方法，其特征在于：所述短波紫外的 波长为250-270nm，所述长波紫外的波长为290-340nm。
3. 根据权利要求1所述的双波紫外-光催化处理方法，其特征在于：所述光催化剂为 紫外线激发的二氧化钛催化剂。
4. 根据权利要求3所述的双波紫外-光催化处理方法，其特征在于：所述二氧化钛催 化剂为纳米二氧化钛、锐钛矿二氧化钛、金红石二氧化钛和掺金属二氧化钛中的一种或多 种组合。
5. 根据权利要求1所述的双波紫外-光催化处理方法，其特征在于：所述光催化剂的 布设方式为将颗粒状催化剂散投于被处理介质中或涂敷在光催化剂复合板上。
6. 根据权利要求1所述的双波紫外-光催化处理方法，其特征在于：运行前将紫外灯 预热30min-lhr，运行后停留30min取样。
【文档编号】C02F1/32GK104478034SQ201410629598
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】张曼霞, 朱益民 申请人:大连海事大学