易麗娟——電解殺菌技術(shù)

1、電解殺菌技術(shù)電解殺菌技術(shù)主講人：易麗娟學(xué)號(hào)：20142097201006郵箱：目錄Contents目錄01020304電化學(xué)原理及其分類電解殺菌機(jī)理電解殺菌效果的影響因素電解殺菌技術(shù)的應(yīng)用05電解殺菌的相關(guān)設(shè)備注：主要內(nèi)容參照揚(yáng)壽清主編的食品殺菌和保鮮技術(shù)注：主要內(nèi)容參照揚(yáng)壽清主編的食品殺菌和保鮮技術(shù)電化學(xué)原理電化學(xué)原理電化學(xué)反應(yīng)的分類1、外接電源而引起的電化學(xué)反應(yīng)當(dāng)兩金屬片接上電源當(dāng)兩金屬片接上電源并插入任何導(dǎo)電的溶并插入任何導(dǎo)電的溶液中（例如水中加入液中（例如水中加入少量的少量的NaClNaCl）即形成）即形成通路通路。2、光能激發(fā)的電化學(xué)反應(yīng)固體半導(dǎo)體的電子被束固體半導(dǎo)體的電子被束縛在價(jià)

2、電子帶上，但如縛在價(jià)電子帶上，但如果受到某種頻率和能量果受到某種頻率和能量的光的作用，價(jià)帶上的的光的作用，價(jià)帶上的電子會(huì)越過(guò)中間的禁帶電子會(huì)越過(guò)中間的禁帶而被激發(fā)到導(dǎo)帶上成為而被激發(fā)到導(dǎo)帶上成為可以自由移動(dòng)的電子。可以自由移動(dòng)的電子。電解殺菌機(jī)理一、通過(guò)電極的直接作用而殺菌當(dāng)菌體細(xì)胞進(jìn)行氧化當(dāng)菌體細(xì)胞進(jìn)行氧化還原反應(yīng)時(shí)，在電極還原反應(yīng)時(shí)，在電極表面引起菌體細(xì)胞膜表面引起菌體細(xì)胞膜的破壞，產(chǎn)生溶菌和的破壞，產(chǎn)生溶菌和引起細(xì)胞內(nèi)引起細(xì)胞內(nèi)DNADNA致命致命損傷而導(dǎo)致細(xì)菌的死損傷而導(dǎo)致細(xì)菌的死亡。亡。二、通過(guò)電極的間接作用而殺菌由于電解液中總存在著由于電解液中總存在著離子，懸浮分散質(zhì)，溶離子，懸浮

3、分散質(zhì)，溶存氣體，它們?cè)陔妶?chǎng)或存氣體，它們?cè)陔妶?chǎng)或光電場(chǎng)的作用下也會(huì)發(fā)光電場(chǎng)的作用下也會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。這些生氧化還原反應(yīng)。這些反應(yīng)也會(huì)給細(xì)胞帶來(lái)致反應(yīng)也會(huì)給細(xì)胞帶來(lái)致命的損傷，同時(shí)也更加命的損傷，同時(shí)也更加激發(fā)和強(qiáng)化了電極的直激發(fā)和強(qiáng)化了電極的直接殺菌作用。接殺菌作用。利用半導(dǎo)體光利用半導(dǎo)體光電化學(xué)殺菌時(shí)電化學(xué)殺菌時(shí)的影響因素的影響因素氧氣的影響氧氣的影響電解殺菌效果的影響因素利用半導(dǎo)體光電化學(xué)殺菌時(shí)的影響因素（舉例）利用半導(dǎo)體光電化學(xué)殺菌時(shí)的影響因素（舉例）將1mg/mlPt與TiO2粉末（TiO2/Pt，質(zhì)量比10:1）及103個(gè)/ml菌體（Saccharomyces cerevisi

4、ae），在磷酸緩沖液（pH7.0）中懸浮，然后用300W氙燈（400W鹵燈或500W熒光燈）進(jìn)行光照射殺菌，發(fā)現(xiàn)隨著照射時(shí)間的增加，S. cevevisial菌的活菌數(shù)成指數(shù)函數(shù)減少。經(jīng)120min照射，殺菌效果達(dá)100%。研究發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有研究發(fā)現(xiàn)，如果沒(méi)有Pt與與TiO2粉末懸浮，則即使用光照粉末懸浮，則即使用光照射也沒(méi)有一點(diǎn)殺菌效果。只有加入了射也沒(méi)有一點(diǎn)殺菌效果。只有加入了TiO2粉末（有粉末（有Pt或或沒(méi)有），才有殺菌作用。只用沒(méi)有），才有殺菌作用。只用TiO2粉末時(shí)其殺菌效率粉末時(shí)其殺菌效率為為80%；如；如PtPt與與TiO2混合時(shí)，殺菌效果可提高到混合時(shí)，殺菌效果可提高到100

5、%。增強(qiáng)光照強(qiáng)度也可提高殺菌效果。增強(qiáng)光照強(qiáng)度也可提高殺菌效果。半導(dǎo)體粉末在各種光照條件下對(duì)啤酒酵母的致死效果半導(dǎo)體粉末在各種光照條件下對(duì)啤酒酵母的致死效果電流和電荷量對(duì)細(xì)菌存活率的影響食鹽濃度的影響氣體對(duì)殺菌效率的影響電化學(xué)殺菌的優(yōu)點(diǎn)電化學(xué)殺菌的能耗比較低，例如加0.45%的NaCl時(shí)，恒流電電解殺菌要達(dá)到99%的殺菌效果，所需能量大約是2.3J/kg。如NaCl含量為0.9%，要達(dá)到99%的殺菌效果所需能量減少到0.86%。如采用Co射線殺菌，將NaCl添加到5.8%，要達(dá)到相同的殺菌效果需要能量122J/kg。將NaCl添加到0.45%要達(dá)到99%的殺菌效果，需要能量208J/kg。如用

6、恒電流電解殺菌方式殺菌，用1/90的能量就可以達(dá)到與此相同的效果。電解殺菌技術(shù)的應(yīng)用（一）1、王車禮等人采用電解殺菌技術(shù)處理油田廢水 ,研究了電解時(shí)電解時(shí)間、電流強(qiáng)度、極板間距間、電流強(qiáng)度、極板間距以及電極聯(lián)結(jié)方式電極聯(lián)結(jié)方式等因素對(duì)廢水中硫酸鹽還原菌殺滅效果的影響。結(jié)果表明,油田廢水經(jīng)3min3min電解殺菌 ,硫酸鹽還原菌殺滅率高達(dá)99.90%99.90%。隨著電解時(shí)間的增加,硫酸鹽還原菌的殺菌率進(jìn)一步提高;電流強(qiáng)度增加,硫酸鹽還原菌的殺滅率升高。在電流強(qiáng)度保持不變的情況下,隨著極板間距增加,極板之間電壓升高,更有利于殺滅硫酸鹽還原菌。在極板間電流強(qiáng)度相同的條件下,兩種電極聯(lián)結(jié)方式的殺菌率

7、差別不大,殺菌率均在99.9%以上。引用：王車禮,李小明,蔡志強(qiáng),裴峻峰,陳毅忠,張登慶,任連鎖. 油田廢水電解殺菌研究J. 工業(yè)水處理,2003,05:29-31.電解殺菌技術(shù)的應(yīng)用（二）張化冰等指出了電化學(xué)殺菌是一種高效率、低成本、環(huán)境友好的新型殺菌技術(shù),包括電解活性氯殺菌，電解OH殺菌、電解O3殺菌、電解H2O2殺菌等對(duì)這4種電化學(xué)殺菌技術(shù)的殺菌機(jī)理，電極材料，電解工藝條件及特點(diǎn)進(jìn)行了探討。引用引用：張化冰,酈和生. 電化學(xué)殺菌技術(shù)在水處理中的研究進(jìn)展J. 綠色科技,2014,01:146-148電解殺菌相關(guān)裝置電解殺菌相關(guān)裝置電解法二氧化氯發(fā)生器選自山東濰坊魯瑞環(huán)保水處理設(shè)備有限公司選自山東濰坊魯瑞環(huán)保水處理設(shè)備有限公司電解法二氧化氯發(fā)生器的工作原理裝置圖5和6 電解式臭氧發(fā)生器工作原理采用新型PEM膜用低壓直流導(dǎo)通固態(tài)膜電極的正負(fù)兩極電解去離子水，水在特殊的陽(yáng)極溶液界面上以質(zhì)子交換的形式被分離為氫氧分子，氫從陰極溶液界面上直接被排放，氧分子在陽(yáng)極介面上因高密度電流產(chǎn)生的電子激發(fā)而獲得能量，并聚合成臭氧分子。電解式臭氧發(fā)生器在食品加工中的適用范圍食品加工行業(yè)食品加工行業(yè)：生產(chǎn)用水、生產(chǎn)車間、包裝間、更衣室、無(wú)菌間、生產(chǎn)設(shè)備工具的消毒。飲料加工行業(yè)飲料加工行業(yè)：純凈水、礦泉水、各種飲料的生產(chǎn)用水、生產(chǎn)車間、包裝間、更衣室、無(wú)菌間、生產(chǎn)設(shè)備工具的消毒。果蔬加工行業(yè)果蔬加工