超音波ホモジナイザー装置はどのようにして廃水を殺菌しますか？

超音波同化装置は 排水水をどのように 滅菌させるのか?

The core sterilization mechanism of ultrasonic sonochemical devices in wastewater treatment is to utilize the sonochemical effect induced by ultrasound (especially the cavitation effect and its derived physical and chemical reactions) to disrupt microbial structures and inactivate their functions through multiple synergistic mechanisms標準的な超音波同化装置と比較して,ソノケミカル装置は,超音波と化学プロセスの結合を強調します.優れた不妊効果と適用性をもたらします具体的メカニズムは以下のとおりです.

1. 熱化効果の主要な駆動作用
高周波の音波 (通常は20kHzから1MHz) が水中を通り抜ける時,液体 の 周期 的 な 振動 は 数え切れない 微小 な "カビテーション 泡" (ガス や 蒸気 を 含ん だ 泡) を 生み出すこれらの泡は圧力の変動により急速に膨張し,その後猛烈に崩壊し,不妊の基礎を形成します.

機械的な破壊: The intense shock waves (pressures reaching thousands of atmospheres) and high-speed microjets (speeds exceeding 100m/s) released instantly by the collapse of cavitation bubbles directly impact the cell membranes細菌,ウイルス,藻類などの微生物の細胞壁やウイルスカプシドが物理的に破裂する.例えば,細菌のペプチドグリカン細胞壁が刺されるとき,細胞内物質が流出するウイルスのタンパク質カプシドが裂けると 遺伝物質 (DNA/RNA) が暴露され 活性化しません

地元的な極端な環境:カビテーションバブルが崩壊すると,瞬時に高温 (5000K,約4727°C) と高圧 (数千の大気) を発生させ,微生物を直接"焼却"したり,そのバイオマクロ分子を損傷したりするのに十分である (タンパク質の変性化や核酸鎖の破裂など)2. 活性種による酸化作用 合成化学的プロセスによって生成される

膨張泡崩壊の極端な条件は,水中の分子の断片化と反応を引き起こし,多くの高酸化活性種を生成する.これは,ソノケミカル消毒の主要な化学的メカニズムです:

水素基 (OH): 水素分子は高温と高圧下で分解され,OH (オゾンと塩素よりも強い2.8Vの redox潜在力) を生成する.:
微生物細胞膜の脂質 (不飽和脂肪酸など) を酸化し,膜の透透性と整合性を破壊する.
細胞内のタンパク質 (アミノ酸構造を破壊する) とヌクレイン酸 (DNA/RNA鎖を壊す) を攻撃し,酵素の活性と遺伝情報の伝達を阻害する.
他の活性種:溶けた酸素や酸化物質 (H2O2やオゾンなど) が水中に存在する場合,カビテーション効果はOH2− (スーパーオキシドアニオン) とH2O2の生成を促進します.オキシダティブ・ステリライゼーション効果を相乗効果的に強化する.

3強化されたソノケミカルシネージ効果
ソノケミカル装置の滅菌効率は,従来の超音波装置に対する主な利点であるシネージ効果によってしばしば向上します.

化学剤との相乗効果:超音波は酸化物質 (H2O2やClO2など) の分解を促進し,より活性な種 (例えば,H2O2は超音波でOHに簡単に分解される)さらに,超音波の機械的作用により,薬剤は微生物膜により容易に浸透し,酸化効率を向上させます.
例えば,紫外線 (UV) と組み合わせると,超音波は微生物構造を乱します.紫外線がより簡単に侵入し,核酸を損傷することを可能にする磁場と組み合わせることで,カビテーション効果を高め,局所的なエネルギー密度を高めることができます.

4. 異なる微生物の標的型非活性化
細菌: 細胞壁 (ペプチドグリカン層) と細胞膜は機械的な衝撃により損傷し,OHは膜タンパク質を酸化し,細胞内物質の流出と代謝の障害を引き起こす.
ウイルス: タンパク質カプシドが破裂し,内部核酸 (DNA/RNA) は高温やOHによって破壊され,感染不能になります.細胞壁 と 塩分質 が 破壊 さ れる塩素素は分解し,OHは代謝酵素を酸化し,光合成と繁殖を阻害します
薬剤耐性微生物: 伝統的な消毒 (例えば,塩素) に耐性のある微生物 (例えば,超音波の非特異的な物理的破壊により有効に無効化することができます..
概要
超音波ソノケミカル機器は,カビテーションによる機械的破壊,局所的な極端な環境での物理的無活性化によって効率的な不妊を達成します.活性物質の化学酸化他の技術からのシネージ効果と組み合わせた. その基本的な原則は,超音波エネルギーを物理的な衝撃と化学酸化に変換することです.幅広いスペクトルの効率性消毒副産物に敏感なアプリケーションや複雑な廃水処理 (例えば,薬剤耐性菌または高濃度を含む排水水).

IV. 従来の滅菌技術に対する比較優位性
塩素消毒や紫外線消毒などの伝統的な方法と比較して,超音波同化滅菌は以下の利点があります.

二次汚染なし: 化学薬品 (塩素など) が不要で,消毒副産物 (クロロホルムやその他の発癌物質など) の生成は避けられます.

幅広いスペクトル: 細菌,ウイルス,真菌,藻類に対して効果があり,特に塩素耐性微生物 (クリプトスポリディウムやジャアディアなど) に対して効果があります.

シネルギー:他の技術 (オゾンやH2O2など) と組み合わせて,小穴化と自由基生成を強化し,不妊効率を向上させることができます.

概要: 超音波同調は,カビテーション,極端な熱と圧力によって生成される機械的な衝撃の3つの効果を利用します.物理的・化学的に微生物の構造と機能を破壊する微生物に対する破壊力に超音波エネルギーを変換する.これは,消毒副産物に敏感または不活性化するのが難しい微生物を含む廃水処理アプリケーションに特に適しています..