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水环境污染造成的湖泊等缓流水体富营养化而导致的藻类爆发等水华现象,严重影响水体生态环境和饮用水供水安全。因此,研究藻类控制和去除技术具有重要的学术和工程价值。针对藻类控制问题,本文以水华中的优势藻种—铜绿微囊藻为研究对象,以掺硼金刚石薄膜(BDD)电极为阳极,不锈钢电极为阴极,利用BDD电极良好的电化学特性研究BDD电极电化学氧化抑制藻细胞生长和直接去除藻类的效果,并研究了电化学氧化对藻细胞的灭活机制和杀藻过程中藻毒素的降解。BDD电极电化学氧化抑制藻细胞生长研究中,研究了可控因素电流密度、电解时间、极水比(A/V)、极板间距、初始pH和不可控因素初始藻细胞浓度、藻细胞生长期、离子浓度(-Cl、2-4SO、2-3CO、-3NO)对藻细胞生长抑制的影响。结果表明BDD电极抑藻效果随电流密度、A/V、电解时间的增加而增加,而随初始藻细胞浓度的增加而降低;极板间距对抑藻效果的影响不明显;初始pH为中性及酸性时BDD电极电化学氧化可完全抑制藻类生长;稳定期内藻类比对数增长期内藻类抑制效果好;-Cl浓度和2-4SO浓度与抑藻效果呈正相关;2-3CO浓度与抑藻效果呈负相关;-3NO浓度对抑藻效果影响不显著;且活性氯对培养后期藻细胞生长起主要抑制作用。BDD电极电化学氧化直接去除藻类的研究中,根据藻细胞去除率和能耗对直接除藻工艺参数中电流密度、A/V、极板间距、初始pH进行优化,确定最优工艺参数为:电流密度为17 mA/cm2、A/V为9.75 m-1、极板间距为0.7 cm、初始pH为7.0。藻细胞浓度和藻类生长期对除藻效果影响显著。在最优工况下处理初始藻细胞浓度为1.2×109~1.4×109个/L的对数生长期的藻类,电化学氧化灭藻呈一级动力学特征(k=0.0324,R2=0.997),电解90 min时耗能为37.69 kWh/m3,且能耗与电解时间呈现良好的线性关系。不同电流密度下溶液pH呈先降低后稳定的趋势,电导率和UV254吸光度值均呈现先升高后稳定的趋势,溶解氧(DO)呈先升高后稳定再降低的趋势。BDD电极电化学氧化破坏藻细胞结构和完整性,破坏藻细胞光合作用系统,影响藻细胞生长速率,扰乱藻细胞光合作用和呼吸作用。电化学氧化过程在破坏铜绿微囊藻的同时有效降解微囊藻毒素(MCs)。一定条件下,电解90 min时溶液中总MC-LR降解率可达91.17%,胞外MC-LR浓度呈先上升后下降趋势;胞内MC-LR和总MC-LR浓度不断下降;电化学氧化在降解MC-LR的同时,还可降解其他物质,并生成一些分子量更小的物质。