高压脉冲电场灭活压载水中微藻的实验研究

和 电流 的波 形 图 。 表 １ Ｆ ２培 养 基组 分 ／
物 入侵是 当前主要航运大 国急需解 决的问题 。
脉 冲 电场 （ｕ ｓ ｄｅｅｔｉ ｆ ｌｓ ｐ ｌｅ ｌｃｒ ｅｄ ，简 称 Ｐ ）是一 种 新 ｃｉ ＥＦ
型 的 非热 食 品加 工技 术 ， 基 本 原 理 是对 液 态 食 品施 加高 强 度 其
压 载 水 对 保 持 船 舶 稳 性 和 航 行 安 全 起 着 至 关 重 要 的 作 用 ，每 年 估 计 １ ０亿 ｔ ０ 的压 载 水 在 全 球转 移 。 船 舶 压 载 水 的 排 放 传 播 了 有 害 水 生 物 和 病 原 体 ，使 港 口海 洋 生态 环境 被 破 坏 和 公 众 健 康 受 损 ，被 认 为 是 造 成 地 理 性 隔 离 水 体 间 有 害 生 物 传 播 最 主 要 的 途 径 。如 何 避 免 因压 载 水 排 放 造 成 的外 来 生
中 图分 类 号 ：Ｘ ０章 编 号 ： １０ － ９ ３ （０ ２ ６ Ｏ ３ 一 ４ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ 一 １ ３Ｏ
一
、
作 用 下 按 箭 头 所 示 方 向流 动 。 图 １是 连 续 式 高 压脉 冲 电场 处 理 压 载 水 实 验 装 置 图 ，其 中 高 压 脉 冲 电源 是 装 置 的关 键 ，它
灭活 效果 的影 响 ，并结合 电源能耗 进行 了综合 分析 。结果表 明 ：随着场 强的增大 ，灭 活效率显著提 高 ，但场强 为
２ ｋ ｃ 时 为 宜 ； 电源 脉 宽 和 脉 冲 频 率 的增 大都 会 对 灭 活 效 果 的提 高 产 生 一 定 影 响 ，但 综合 考 虑宜 取 脉 宽 ６ａ ， ０ Ｖ／ ｍ １ ｓ 频 率 ２ ０ ；进 样 温 度 的提 高 在 一 定程 度 上对 灭 活效 果 产 生 积 极 效 应 ，但 与 电场 参 数 的匹 配 上 还 需 进一 步研 究 。 由 ０ Ｈｚ 于 模 拟 海 水 具 有高 电 导 率 的 影 响 ，电极 间能 产 生 １ Ａ 的 电流 ，导致 海 水 温 度 升 高 ，这 就 使 得 在 电场 参数 增大 时 ，灭 ０ 活 效 果 却 有 显 著 提 高 ，但 同 时 能 量 利 用 率 呈 下 降 趋 势 。文 中 的研 究 找 出 了 处 理压 载水 时 较 匹 配 的 电场 参 数 及 温 度 ， 并 对 该 技 术 应 用于 压 载 水 的 处理 有 更 深 的 了 解 ，为 后 继 研 究 改 进 提 供 方 向 。 关 键 词 ：高 压 脉 冲 电场 ；船 舶 压 载水 ；小 球 藻 ；灭 活 效 果
第 １ ２卷 第 ６期
２ ２住 ０１
中 国
水
运
Ｖ ．２ ｏ１ １
Ｊｕ ｅ ｎ
Ｎ ６ ｏ． ２０１ ２
６月
Ｃｈｉ ａ ｎ Ｗａ ｔｅｒ Ｔｒ ｓｐ ｔ ａｎ ｏｒ
高压脉冲 电场灭 活压 载水中微藻的实验研究
陈春 阳
（ 海 海 事 大 学 商船 学 院 ，上 海 ２ １ ０ 上 ０ ３ ６） 摘 要 ： 高压 脉 冲 电场 杀 菌 技 术 是 将 高 电压 脉 冲 作 用于 电极 间 的物 料 ，以 灭 活物 料 中 微 生 物 的 一种 新 型 杀菌 技 术 ，
的脉 冲 电场 ，致 使 其 中 的微 生物死 亡 ，从 而 达 到 非热 灭 菌 的效 果 ＿。尽 管 Ｐ １ Ｊ ＥＦ对 微 生物 有 明显 的 灭 活效 果 ，但 Ｐ Ｆ灭 活 机 Ｅ 理 仍 不 很 清 楚 ， 目前 细胞 电穿 孔模 型 和 电崩解 模 型 。 为 较 】 。 ， 】 多 人所 接 受 。Ｐ ＥＦ技 术 不 但 处 理温 度 低 ，处理 时 间短 ， 常 几 通 十微 秒 完成 ，而 且 节 省 能 源 ，不 污 染 环境 。 目前 ，该技 术 已经
具 有 处 理 时 间 短 、 能 耗 低 、 杀 菌 率 高 、 操 作 费 用 低 、不 产 生污 染 等 优 点 。文 中 首 次 尝 试 利 用 高 压脉 冲 电场 处 理船 舶 压 载 水 ， 实验 以 压 载 水 中 常 见 的小 球 藻 为 研 究 对 象 ，研 究 了 高 压 脉 冲 电场 装 置 不 同的 电场 参 数 及 温 度 协 同对 小球 藻
用来产 生脉 冲高压 ，并通过 电源上控制器控制和调节脉冲频
率 （ 围 ５ ～ ０ Ｈｚ 范 ０ ４ ０ ）和 脉 冲 脉 宽 （ 围 ２ ２ ｐ ） 范 ￣ ０ ｓ 。处 理 室 是 处 理 装 置 的 核 心 ，在 处 理 室 里 装 有 电极 ， 电 极 间距 ｄ １２ ＝ － ｍｍ ，启 动 电源 后 ， 电极 问 加 上 脉 冲 高 压 ，产 生 脉 冲 强 电场 Ｅ，电场 强 度最 大能 达 到 ４ ｋ ／ ｍ ，利 用 强 电场 能 ０Ｖ ｃ 对 压 载 水 样 品进 行 处 理 。计 量 泵 用 来 输 送 液 体 样 品 ，流 量 可 以通 过 计 量 泵 上 的 调 节 旋 钮 来 控 制 ，本 文 中计 量 泵 控 制 流 量 在 ２ ／ 。 两 个 温 度探 头能 及 时记 录 Ｐ Ｌｈ ＥＦ处理 前 后样 品温 度 的变 化 。示 波器 用 来 记 录 脉 冲 电压 和 脉 冲 电流 ，并 显 示 电压
在食 品加工领域实现商业化应用，并在化学化工 ，医疗 ，环境
等领 域 亦 显 示 出 潜在 的应 用 价值 ｃ。 ５ 】 本 文 提 出 了利 用 Ｐ Ｆ 灭 活船 舶 压 载 水 中 的 微 生 物 ， 要 Ｅ 主 研 究 了 脉 冲 电源 主 要 参 数 ，包 括 电场 强 度 、 脉 冲 宽 度和 脉 冲 频 率 等 ， 以及 温 度 的 协 同效 应 对 压 载 水 中 常 见 藻 类 灭 活 效 果 的 影 响 。期 望 找 出 处 理 压 载 水 时最 匹 配 的 电场 参 数 及 温 度 ， 并 对 该 技 术 应 用 于 压 载 水 的处 理 有 更深 的 了解 。