基于响应面法建模的低能耗电化学消毒技术优化与性能评估

《Biochemical Engineering Journal》：Modeling of low-energy electrochemical disinfection and evaluation of performance via response surface methodology

本文综述了一种新型节能电化学消毒系统，它采用响应面法（RSM）优化了以较低电流密度和氯离子浓度进行氯介导电化学消毒的工艺参数，成功建立了预测活性氯浓度和能耗的模型，并验证了该系统对多种致病菌的有效灭活能力，为偏远地区的分布式水处理提供了可持续的太阳能驱动解决方案。

　　

亮点

•统计建模可用于优化节能电化学消毒工艺的过程变量。

•在 pH 值为 5.5、电流密度约为 1 mA/cm²、初始氯化钠浓度为 1.75 mg/L、电解 50 分钟的条件下，该节能电化学池可产生高达 4 mg/L Cl₂的活性氯。

•该节能电化学池构型能有效灭活含铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa)、施氏芽孢杆菌 (Bacillus spizizenii)和无乳链球菌 (Streptococcus agalactiae)的合成水（所需能量不超过 0.6 kWh/m³）。

•相比之下，荧光假单胞菌 (Pseudomonas fluorescence)和 嗜水气单胞菌 (Aeromonas hydrophilia)在相同的电解条件下表现出更强的抵抗性。

•细菌灭活动力学分别使用针对易感菌的修正逻辑模型和针对耐药菌的线性对数模型进行拟合。

•能耗因目标细菌的敏感性而异，对于易感菌不超过 0.6 kWh/m³。

•该电解池可由太阳能电池板供电，并可用于分布式水消毒。

结论

•统计建模可用于优化节能电化学消毒工艺的过程变量。

•在 pH 值为 5.5、电流密度约为 1 mA/cm²、初始氯化钠浓度为 1.75 mg/L、电解 50 分钟的条件下，该节能电化学池可产生高达 4 mg/L Cl₂的活性氯。

•该节能电化学池构型能有效灭活含铜绿假单胞菌 (Pseudomonas aeruginosa)、施氏芽孢杆菌 (Bacillus spizizenii)和无乳链球菌 (Streptococcus agalactiae)的合成水（所需能量不超过 0.6 kWh/m³）。