实验室尾气生物气溶胶中气载内毒素的微波辐射处理方法与流程

本发明涉及大气微生物领域的处理方法，更具体地说，涉及一种微波辐射处理生物气溶胶中气载内毒素的方法。

背景技术：

内毒素是革兰氏阴性菌中可以引起人体发热及肺功能损伤的一种有害物质，存在于革兰氏阴性菌细胞膜外层。以气溶胶或气体形式存在空气中的内毒素称之为气载内毒素。涉及微生物实验的实验室如生物气溶胶控制实验室及vocs控制实验室中存在大量气载内毒素，尤其是在vocs控制实验室中生物过滤塔尾气中排出气载内毒素。人类持续暴露在低浓度水平的气载内毒素条件下，会产生咳嗽、哮喘、有机尘肺病及慢性阻塞性肺炎等症状。传统的处理方法如紫外等对气载内毒素去除处理能力有限。

现在，微波辐射广泛应用于食品及液体领域，但在处理气载内毒素方面的应用还很有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种高效迅速的实验室尾气生物气溶胶中气载内毒素的微波辐射处理方法。

本发明是通过以下技术方案实现：

本发明的实验室尾气生物气溶胶中气载内毒素的微波辐射处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将生物气溶胶发生装置出口和真空抽气泵排气口分别通过橡胶管与微波辐射装置进口连接，将k型热电偶接入微波辐射装置中的fe3o4吸波材料中，将气载内毒素采样器与微波辐射装置出口连接，k型热电偶用于对微波辐射装置内部实时检测温度；

步骤2：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶菌悬浮液装入生物气溶胶发生器中；

步骤3：打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置进入气载内毒素采样器采集气载内毒素并计算其处理前浓度；

步骤4：打开微波辐射装置，将吸波材料的温度控制在40-200℃，将微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为119-700w，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热4-20s后进入气载内毒素采样器，通过气载内毒素采样器采集气载内毒素并计算其处理后浓度，最后得出气载内毒素去除率。

本发明的有益效果是：

微波电磁场的共振作用产生热能，高温可破坏细胞形态及结构，细胞失活，存在其细胞膜上的气载内毒素被去除，反应器温度在40℃-200℃范围内，随着温度的升高，气载内毒素的去除率增大；微波辐射输出功率在119-700w时，随着辐射功率的增大，气载内毒素的去除率增大，微波辐射产生的能量导致大肠杆菌细胞形态受损，细胞结构被破坏，可以被存在于细胞膜上的内毒素选择性吸收，使其发生不可逆的变化；微波辐射时间在4-20s时，随着暴露时间的增大，气载内毒素在微波场中反应充分，达到较好的处理效果。

附图说明

图1为采用本发明方法的实施例的微波辐射温度与生物气溶胶中气载内毒素去除率的关系；

图2为实施例的微波暴露时间及功率与生物气溶胶中气载内毒素去除率的关系。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明的实验室尾气生物气溶胶中气载内毒素的微波辐射处理方法，包括以下步骤：

步骤1：将生物气溶胶发生装置出口和真空抽气泵排气口分别通过橡胶管与微波辐射装置进口连接，将k型热电偶接入微波辐射装置中的fe3o4吸波材料中，将气载内毒素采样器与微波辐射装置出口连接，k型热电偶用于对微波辐射装置内部实时检测温度；

步骤2：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶菌悬浮液装入生物气溶胶发生器中；大肠杆菌生物气溶胶菌悬浮液的配置方法采用现有方法即可。

步骤3：打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置进入气载内毒素采样器采集气载内毒素并计算其处理前浓度；

步骤4：打开微波辐射装置，将吸波材料的温度控制在40-200℃，将微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为119-700w，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热4-20s后进入气载内毒素采样器，通过气载内毒素采样器采集气载内毒素并计算其处理后浓度，最后得出气载内毒素去除率。

优选的生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热20s后进入气载内毒素采样器，所述的吸波材料的温度控制在200℃，所述的微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为700w。

实施例1

步骤1：将生物气溶胶发生装置出口和真空抽气泵排气口分别通过橡胶管与微波辐射装置进口连接，将k型热电偶接入微波辐射装置中的fe3o4吸波材料中，将气载内毒素采样器与微波辐射装置出口连接；

步骤2：将配制好的大肠杆菌生物气溶胶菌悬浮液装入生物气溶胶发生器中；

步骤3：打开生物气溶胶发生器使生物气溶胶发生器中大肠杆菌生物气溶胶菌悬浮液产生大肠杆菌生物气溶胶，并且同时启动真空抽气泵，所述的大肠杆菌生物气溶胶与真空抽气泵抽入的空气混合后通入微波辐射装置进入气载内毒素采样器采集气载内毒素并计算其处理前浓度；

步骤4：打开微波辐射装置，将吸波材料的温度控制在40-200℃，将微波辐射装置的微波辐射输出功率调整为119-700w，调整真空抽气泵流量和生物气溶胶发生装置流量使生物气溶胶在微波辐射装置中进行微波加热4-20s后进入气载内毒素采样器，通过气载内毒素采样器采集气载内毒素并计算其处理后浓度，最后得出气载内毒素去除率。

本实施例中使用的实验仪器和药品如下：

实验仪器：

生物气溶胶发生装置(中山市浩奇电器有限公司)

真空抽气泵(常州市索奥仪器制造有限公司)

k型热电偶(天津荣创先科科技发展有限公司)

微波辐射装置(m1-l213b，广东美的电器制造有限公司)

药品：

大肠杆菌标准菌株(中科院菌种保藏中心购得)

四氧化三铁fe3o4(天津元立化工有限公司)

具体实验结果与分析如下：以下分别通过对温度、微波辐射功率和暴露时间对生物气溶胶处理效果的影响，对本技术方案进行详细陈述，在研究某对应关系时其他实验条件均保持一致。

从图1中可以看出，随着辐射温度的升高，气载内毒素的去除率逐渐增大，40℃时，去除率约为0.52％，80℃时，去除率约为8.47％，150℃时，去除率升高至24.39％，升高温度至200℃，去除率达到35.61％。内毒素是存在于革兰氏阴性菌细胞膜外层的脂多糖，高温首先破坏细胞膜，对存在于其上的内毒素有较好的去除效果。

图2可以看出，增加暴露时间，可以大幅度提高生物气溶胶中内毒素的去除率，微波辐射下暴露4s,去除率约为2.11％，增加暴露时间到10s，去除率升高至5.22％，暴露时间为20s时，气载内毒素的去除率最大，为10.64％。增加暴露时间，利于气载内毒素充分吸收微波辐射产生的能量，使其反应充分，提高其去除率。

随着微波辐射功率的增大，气载内毒素去除率呈升高的趋势，辐射功率为119w时，气载内毒素的去除率最高约为10.64％，增大辐射功率到385w，气载内毒素的去除率为11.96％，在700w时，气载内毒素的去除率升高至14.63％。微波产生的能量可以导致大肠杆菌细胞形态受损，细胞结构被破坏，可以被存在于细胞膜上的内毒素选择性吸收，使其发生不可逆的变化，同时微波共振作用产生的热能加剧了内毒素的去除。由图可见，微波暴露时间为20s，辐射能量为700w时，微波辐射对生物气溶胶中内毒素的去除效果最好。

以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。