图书目录

Ŀ¼

Chapter 1Introduction

1.1Research background

1.1.1Significance of wastewater reclamation 

and reuse

1.1.2Necessity of wastewater reclamation 

and reuse

1.1.3Challenges of the existing disinfection 

technology

1.2Electroporation disinfection

1.2.1Electroporation for biomedical application

1.2.2Electroporation for water disinfection

1.3Current research status of novel electroporation 

disinfection

1.3.1Nanowireª²assisted electroporation for water 

disinfection

1.3.2Current reactor for nanowireª²assisted 

electroporation disinfection

1.3.3Methods for inª²situ nanowire fabrication

1.3.4Impact of the nanowire morphology on 

electroporation disinfection

1.3.5Nanomaterial strengthening method and electrode 

lifetime improvement method

1.3.6Treatment efficiency of nanomaterialª²enabled 

disinfection technology for reclaimed 

wastewater

1.4Research topics to be further investigated

1.5Research objective and content 

1.5.1Research objective

1.5.2Research content

1.5.3Research roadmap

Chapter 2Development of nanowireª²modified electrodes and investigation 

of the microbial inactivation performance 

2.1Research background

2.2Experimental materials and methods

2.2.1Experimental reagents

2.2.2CuO nanowireª²modified copper foam electrodes 

fabrication and disinfection device 

construction

2.2.3Characterization of CuO nanowireª²modified 

copper foam electrodes

2.2.4Microbes and water samples used in 

experiments

2.2.5Nanowireª²assisted electroporation for microbial 

disinfection

2.2.6Bacterial storage after nanowireª²assisted 

electroporation disinfection

2.2.7Free chlorine detection and current detection 

during nanowireª²assisted electroporation 

disinfection

2.2.8Copper ion concentration detection 

2.2.9Bacterial morphology analysis 

2.2.10Bacterial staining experiments

2.3Fabrication of CuO nanowireª²modified  copper 

foam electrodes

2.4Disinfection efficiency of CuO nanowireª²modified copper 

foam electrodes

2.4.1Disinfection efficiency of E.coli.

2.4.2Disinfection efficiency of E. faecalis, B.subtilis, 

and secondary effluent from municipal wastewater 

treatment plants

2.4.3Current fluctuations and free chlorine generation 

during the disinfection process

2.5Bacterial inactivation mechanisms of nanowireª²assisted 

electroporation disinfection

2.5.1Cell morphology analysis

2.5.2Bacterial staining analysis

2.6Bacterial population fluctuations during the storage 

process after disinfection

2.6.1Bacterial population fluctuations during the 

storage process

2.6.2Structural analysis of bacterial morphology 

during storage after lowª²dosage nanowireª²assisted 

electroporation disinfection

2.6.3Summary of the tendency of bacterial changes 

during storage after disinfection

2.7Summary of this chapter

Chapter 3Effect of the nanowire morphology and electrode structure 

on microbial inactivation 

3.1Research background

3.2Experimental materials and methods

3.2.1Experimental reagents

3.2.2Preparation of porous electrodes modified with 

nanowires of different morphologies

3.2.3Construction of nanowireª²assisted electroporation 

disinfection devices with different electrode 

structures

3.2.4Characterization of CuO nanowireª²modified 

copper foam electrode

3.2.5Microbes and water samples used in 

experiments

3.2.6Nanowireª²assisted electroporation for microbial 

disinfection

3.2.7Investigation of the disinfection contribution 

of positive and negative electrode and 

optimization of the reactor design

3.3Investigation on the effect of CuO nanowire morphology 

on bacterial disinfection

3.3.1Factors impacting the morphology of 

CuO 

nanowires

3.3.2Study on the impact of CuO nanowire 

morphology on bacterial disinfection

3.4Investigation on the effect of electrode structure on 

bacterial disinfection

3.4.1Investigation of the effect of electrode pore 

size on bacterial disinfection

3.4.2Investigation of the effect of electrode thickness 

on bacterial disinfection

3.5Investigation on the effect of electrode arrangement 

on bacterial disinfection

3.5.1Contribution of positive and negative electrodes 

to microbial inactivation during nanowireª²assisted 

electroporation disinfection 

3.5.2Reactor optimization to enhance electroporation 

disinfection efficiency

3.6Summary of this chapter

Chapter 4Fabrication of highª²durability nanowireª²modified electrodes 

and investigation of their microbial 

disinfection performance

4.1Research background

4.2Experimental materials and methods

4.2.1Experimental reagents

4.2.2Fabrication of Cu3P nanowireª²modified copper 

foam electrode

4.2.3Construction of nanowireª²assisted electroporation 

disinfection devices

4.2.4Characterization and elemental analysis 

of 

nanowireª²modified electrode

4.2.5Microbes and water samples used in 

experiments

4.2.6Cu3P nanowireª²assisted electroporation for 

microbial disinfection

4.2.7Analysis of microbial inactivation 

mechanisms

4.2.8Analysis of the disinfection efficiency using 

nanowireª²modified electrodes for 

longª²term operation

4.2.9Analysis of the loss mechanism of electrode 

during longª²term operation

4.3Fabrication and characterization of Cu3P 

nanowireª²modified electrodes

4.3.1Fabrication of Cu3P nanowireª²modified 

electrodes

4.3.2Characterization of Cu3P nanowireª²modified 

electrodes

4.4Disinfection efficiency and mechanism of nanowireª²

assisted electroporation using Cu3P nanowireª²modified 

electrodes

4.4.1Disinfection efficiency of nanowireª²assisted 

electroporation using Cu3P nanowireª²modified 

electrodes

4.4.2Disinfection mechanisms of nanowireª²assisted 

electroporation  using Cu3P nanowireª²modified 

electrodes

4.5Longª²term disinfection performance and electrode 

loss mechanism

 

4.5.1Longª²term disinfection performance of Cu3P 

nanowireª²modified electrodes

4.5.2Electrode loss phenomenon during the 

longª²term operation

4.5.3Loss mechanism of Cu3P nanowireª²modified 

electrode

4.6Summary of this chapter

Chapter 5Surface coating on nanowireª²modified electrode 

lifetime enhancement

5.1Research background

5.2Experimental materials and methods

5.2.1Experimental reagents

5.2.2Fabrication of polyª²dopamine (PDA)ª²coated 

nanowireª²modified electrodes

5.2.3Characterization of PDAª²coated nanowireª²

modified electrodes

5.2.4Disinfection device construction using PDAª²

coated nanowireª²modified electrodes

5.2.5Microbes and water samples used 

in experiments

5.2.6Electroporation disinfection for microbes using 

PDAª²coated nanowireª²modified electrodes

5.2.7Analysis of the disinfection efficiency 

using nanowireª²modified electrodes for longª²

term operation

5.2.8Analysis of the loss mechanism of electrode 

during longª²term operation

5.3Fabrication of PDAª²coated nanowireª²modified 

electrodes

5.3.1Fabrication of PDAª²coated CuO 

nanowireª²modified electrodes

5.3.2Characterization of PDAª²coated CuO 

nanowireª²modified electrodes

5.3.3Fabrication of PDAª²coated Cu3P 

nanowireª²modified electrodes

5.3.4Characterization of PDAª²coated Cu3P 

nanowireª²modified electrodes

5.4Electroporation disinfection efficiency of PDAª²coated 

nanowireª²modified electrodes

5.4.1Disinfection efficiency of PDAª²coated 

nanowireª²modified electrodes

5.4.2Analysis of the disinfection mechanism of 

PDAª²coated nanowireª²modified electrodes

5.5Longª²term disinfection performance and  loss mechanism 

of PDAª²coated nanowireª²modified electrodes

5.5.1Longª²term disinfection performance of PDAª²

coated nanowireª²modified electrodes

5.5.2PDAª²coated nanowireª²modified electrode loss 

analysis

5.5.3Analysis of the loss mechanism of PDAª²coated 

nanowireª²modified electrodes

5.6Summary of this chapter 

Chapter 6Altering current driven nanowireª²assisted electroporation 

disinfection with the enhanced electrode life

6.1Research background

6.2Experimental materials and methods

6.2.1Experimental reagents

6.2.2Fabrication of PDAª²coated nanowireª²modified 

electrodes

6.2.3Disinfection device construction using 

PDAª²coated nanowireª²modified 

electrodes

6.2.4Microbes and water samples used in 

experiments

6.2.5Electroporation disinfection for microbes 

using PDAª²coated nanowireª²modified 

electrodes

6.2.6Analysis of the disinfection efficiency using 

nanowireª²modified electrodes for longª²term 

operation

6.2.7Analysis of the loss mechanism of electrode 

during longª²term operation

6.3Analysis of the disinfection efficiency of nanowireª²

assisted electroporation driven by a highª²frequency AC 

power supply

6.4Longª²term disinfection efficiency and loss mechanism of 

nanowireª²assisted electroporation powered by 

highª²frequency AC

6.4.1Highª²frequency ACª²powered nanowireª²assisted 

electroporation for longª²term disinfection

6.4.2Analysis of electrode loss in longª²term operation 

when powered by highª²frequency AC

6.5Summary of this chapter 

Chapter 7Nanowireª²assisted electroporation disinfection 

for reclaimed water

7.1Research background

7.2Experimental materials and methods

7.2.1Experimental reagents

7.2.2Fabrication of nanowireª²modified electrodes

7.2.3Disinfection device construction using 

nanowireª²modified electrodes

7.2.4Microbes and water samples used in 

experiments

7.2.5Electroporation disinfection for 

reclaimed water

7.3Effect of typical reclaimed water quality on 

nanowireª²assisted electroporation disinfection 

efficiency

7.3.1Effect of inorganic water parameters on the 

efficiency of DCª²powered nanowireª²assisted 

electroporation disinfection

7.3.2Effect of inorganic water parameters 

on the efficiency of ACª²powered nanowireª²

assisted electroporation disinfection

7.3.3Effect of organic matter on the disinfection 

efficiency of DCª²powered nanowireª²assisted 

electroporation

7.3.4Effect of organic matter on the disinfection 

efficiency of ACª²powered nanowireª²assisted 

electroporation

7.4Disinfection performance of nanowireª²assisted

 electroporation on reclaimed water

7.4.1Disinfection performance of nanowireª²assisted 

electroporation for secondary effluent from 

wastewater reclamation treatment plants

7.4.2Disinfection performance of nanowireª²assisted 

electroporation for the receiving water bodies of 

reclaimed water

7.5Summary of this chapter

Chapter 8Conclusions and perspectives

8.1Conclusions

8.2Perspectives

References