FESE: 墨西哥圣路易斯波托西科学技术研究所 生物气溶胶微生物对负载ZnO和TiO2的珍珠岩和多孔载体的光催化灭活响应

原文链接：

http://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-020-1335-9

文章出版：Front. Environ. Sci.  Eng. 2021,15(3): 43

原文信息

题目：

Response of bioaerosol cells to photocatalytic inactivation with ZnO and TiO₂ impregnated onto Perlite and Poraver carriers

作者：

Mariana Valdez-Castillo,Sonia Arriaga (✉)

作者单位：

Environmental Science Department, Institute forScientific and Technological Research of San Luis Potosi, IPICYT. Camino PresaSan José 2055, Lomas 4a Sección, CP 78216, San Luis Potosí, Mexico*

关键词：

Immobilized catalysts (固定化催化剂); Continuous flow (连续流); Photocatalysis(光催化); Bioaerosols(生物气溶胶); Cytotoxicity(细胞毒性) ; Inactivation mechanism (失活机理)

文章亮点

• 在连续气流体条件下，ZnO/珍珠岩使72%的生物气溶胶失活。

• 负载TiO₂的多孔载体具有最高细胞毒性，细胞致死率95%。

• 失活机制主要为膜损伤、形貌改变和溶解。

• ZnO/多孔载体对生物气溶胶无灭活作用。

• 光反应器出口处的催化剂损失都可以忽略不计；

文章简介

生物气溶胶是存在于空气中的微生物，会引发传染病、呼吸系统和慢性健康问题。它们已成为室内环境中的潜在威胁。光催化技术是一种很有前途的可以用来完全灭活空气中生物气溶胶的方法。然而，在处理连续气流的系统中，催化剂可能在气态流出物中部分丢失。为了避免这种现象，可以用载体材料固定催化剂。在本工作中，我们测试了四种用珍珠岩或多孔玻璃微珠浸渍ZnO或TiO₂的光催化体系。研究了生物气溶胶的失活机理以及催化剂对生物气溶胶的细胞毒性效应。

结果表明，推流式光催化反应器处理的生物气溶胶流量为460×106 cells/m³，停留时间为5.7 s，采用扫描电镜(SEM)和流式细胞仪(FC)对生物气溶胶的死亡、损伤和活细胞进行了定性定量表征，发现最有效的光催化体系是ZnO/珍珠岩，对生物气溶胶的钝化率为72%。由于珍珠岩的保水能力(2.8 mL/g珍珠岩)强于多孔载体(1.5 mL/g珍珠岩)，生物气溶胶在7.5 h内均处于失活状态。然而，TiO₂/多孔载体光催化系统显示出最高的细胞毒性，96 h细胞致死率达到95%。SEM和FC分析表明，ZnO的失活机理是以膜损伤、细胞形态改变和细胞溶解为基础的，而TiO₂则只涉及膜损伤和细胞溶解。总体而言，光催化技术对灭活室内环境中的生物气溶胶具有良好效果。

图1 摘要图 

编者点评

生物气溶胶在环境与健康等方面均具有负面影响，一系列物理因素会导致其积累和扩散。多相光催化是目前最有前途和正在崛起的生物气溶胶控制技术之一。本研究采用流式细胞仪和扫描电镜分析相结合的方法，研究TiO₂和ZnO光催化处理后生物气溶胶的生理状态，阐明TiO₂和ZnO光催化处理生物气溶胶的失活机制，观察催化剂对生物气溶胶中生物细胞的毒性效应。

本期编辑

刘蔚怡，女，24岁，北京化工大学化学工程学院2019级环境科学与工程专业硕士生，导师为张婷婷教授，研究方向为微塑料的环境行为与降解机制。

投稿与检索

http://journal.hep.com.cn/fese/EN/2095-2201/home.shtml