柠檬酸和EDTA作为高效螯合剂存在时天然黄铁矿对大肠杆菌光催化灭活的增强作用：实验评估及动力学与人工神经网络模型

摘要： 研究了螯合剂（柠檬酸盐和EDTA）对天然黄铁矿在可见光下光催化灭活大肠杆菌ATCC 25922（E.coli）的影响。通过实验和动力学模型评估了螯合剂和H2O2浓度、光照强度及曝气速率等参数的影响。螯合剂的存在增强了天然黄铁矿的光催化活性，其中柠檬酸盐比EDTA更有效，在自然pH条件下显著提高了细菌灭活效果并减少了光催化灭活系统的缺陷。对于柠檬酸盐-黄铁矿和EDTA-黄铁矿体系，当螯合剂浓度为0.5 mM时灭活率达到峰值。提高光照强度（10-60 mW cm-2）、H2O2浓度（10-25 mg L-1）和曝气速率（2-8 L min-1）能促进自由基生成，从而获得高效灭活效果。EDTA存在时H2O2对黄铁矿催化活性的低影响可能源于其对过氧化氢向羟基自由基转化的抑制作用；而高曝气速率下柠檬酸盐的降解会降低柠檬酸盐-黄铁矿体系的催化活性。清除实验表明体相羟基自由基是细菌灭活中最活跃的自由基物种，价带空穴次之，导带电子的作用相对较小。此外，为建立预测模型和深入理解该过程，采用人工神经网络作为过程模型：所得性能指标显示实验值与预测值具有良好相关性。