研究目的
研究螯合剂(柠檬酸盐和EDTA)对天然黄铁矿可见光光催化灭活大肠杆菌ATCC 25922活性的影响。
研究成果
螯合剂能增强天然黄铁矿在可见光下对大肠杆菌的光催化灭活效果,其中柠檬酸盐比EDTA更有效。最佳条件为螯合剂浓度0.5 mM,增加光照强度、H2O2和曝气可提升灭活效果。体相羟基自由基是主要活性物种。人工神经网络模型能有效预测该过程,支持未来在水消毒中的应用。
研究不足
该研究仅限于大肠杆菌的灭活,可能不适用于其他细菌。螯合剂的使用可能带来环境影响,且该工艺在水处理中的可扩展性需进一步研究。人工神经网络模型需要实验数据进行训练,在测试条件之外可能无法良好外推。
1:实验设计与方法选择:
本研究评估了在可见光照射下,以柠檬酸和EDTA为螯合剂时天然黄铁矿对大肠杆菌的光催化灭活效果。采用动力学模型(Chick-Watson、带肩部对数线性、Weibull)和人工神经网络(ANN)对该过程进行建模。
2:样本选择与数据来源:
使用大肠杆菌ATCC 25922菌株,在胰蛋白胨大豆肉汤中培养后悬浮于磷酸盐缓冲盐水中。天然黄铁矿经提纯和表征处理。
3:实验设备与材料清单:
设备包括配备LED灯(400-600 nm,强度10-60 mW/cm2)的光催化反应器、超声波清洗机(德国BANDELIN电子)、离心机、分光光度计(德国HACH DR6000)、原子吸收光谱仪(澳大利亚GBC System 5000)、扫描电镜(荷兰PHILIPS S360 Mv2300)、X射线衍射仪(美国Quanta chrome NOVA 2000)、傅里叶变换红外光谱仪(美国BIO-RAD FTS-165)。材料包括天然黄铁矿、一水柠檬酸、EDTA、过氧化氢、叔丁醇、六价铬、碘化钾等(均购自默克公司)。
4:0)、原子吸收光谱仪(澳大利亚GBC System 5000)、扫描电镜(荷兰PHILIPS S360 Mv2300)、X射线衍射仪(美国Quanta chrome NOVA 2000)、傅里叶变换红外光谱仪(美国BIO-RAD FTS-165)。材料包括天然黄铁矿、一水柠檬酸、EDTA、过氧化氢、叔丁醇、六价铬、碘化钾等(均购自默克公司)。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:将含黄铁矿和螯合剂的悬浮液进行超声处理,接受可见光照射,间隔取样通过营养琼脂平板计数法测定细菌数量。调节螯合剂浓度、光照强度、过氧化氢添加量和通气速率等参数,通过清除剂实验鉴定活性物种。
5:数据分析方法:
使用GInaFIT软件测定动力学参数(kobs、Sl、4D、δ1)。采用反向传播和Levenberg-Marquardt算法的人工神经网络建模,计算性能指标(R2、RMSE、MAE、AAD)。
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sonicator
35 kHz
BANDELIN electronic
Homogenizing suspensions by sonication
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spectrophotometer
DR6000
HACH
Measuring H2O2 concentration at 510 nm wavelength
-
atomic absorption spectroscopy
GBC System 5000
GBC
Analyzing total iron concentration
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SEM
S360, Mv2300
PHILIPS
Observing cell destruction and membrane damage
-
XRD
NOVA 2000
Quanta chrome
X-ray diffraction analysis of pyrite
-
FTIR
FTS-165
BIO-RAD
Fourier transform infrared spectroscopy to confirm functional groups
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LED lamps
λmax=450 nm
Providing visible light irradiation (400-600 nm)
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