【摘要】：水資源的短缺和污染是人類面臨的重大生態(tài)問題,微生物是水體中常見的污染物,對(duì)人類健康有很大危害,獲取干凈安全的水是亟待解決的問題。本文針對(duì)水處理中微生物污染問題及傳統(tǒng)水消毒凈化中消毒副產(chǎn)物的風(fēng)險(xiǎn),以固體廢棄物赤泥制備的顆粒為載體,以納米氧化鋅(ZnO)及聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)為改性劑,制備了雙負(fù)載改性赤泥質(zhì)顆粒材料。通過XRD、SEM、FT-IR、XPS等對(duì)其進(jìn)行了一系列的表征,實(shí)驗(yàn)考察了改性顆粒材料對(duì)大腸桿菌的性能。(1)赤泥顆粒材料主要以赤泥,膨潤(rùn)土和煤粉作為原料來制備,這三種原料以90:6:4混合后在70℃的條件下添加5%聚乙烯醇在1050℃下燒制成為0.8~2 mm的顆粒材料。(2)以濃度為0.075mol/L的乙酸鋅和氫氧化鈉為反應(yīng)物,通過溶膠凝膠法在80℃下回流反應(yīng)獲得了納米氧化鋅。對(duì)制備條件進(jìn)行了分析和研究。通過謝樂公式計(jì)算及SEM圖像分析表明合成了粒徑在15 nm左右的納米級(jí)的氧化鋅。(3)通過納米氧化鋅(ZnO)及聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)對(duì)赤泥顆粒材料進(jìn)行改性,制備改性赤泥顆粒材料。赤泥改性顆粒材料的比表面積由2.9m~2g~(-1)提高至20.6 m~2g~(-1),Zeta電位由-19.9 mV提升至63.6 mV,這均有利于提高赤泥材料對(duì)目標(biāo)物的吸附效果。(4)將大腸桿菌作為研究對(duì)象,通過平板菌落計(jì)數(shù)法評(píng)價(jià)了制備所得的納米氧化鋅及聚二烯丙基二甲基氯化銨改性赤泥顆粒材料的抑菌性能,表明了所制備的改性赤泥顆粒材料具有良好的抑菌能力,為了改性赤泥顆粒材料穩(wěn)定性與周期性,進(jìn)行循環(huán)抑菌測(cè)試,經(jīng)過六輪循環(huán)抑菌測(cè)試后,材料仍顯示出良好的抑菌性能,僅有極少數(shù)的菌落在平板上生長(zhǎng)。抑菌活性可以保持在98%以上。本文提出來一種可能性,既解決了固體廢棄物的處置問題,又能夠針對(duì)水體中微生物污染進(jìn)行處理。
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X758
【圖文】：

從而起到抑菌的效果，此外，銀離子還可穿透細(xì)胞膜，與細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)核酸中存在的疏基、氨基等含硫氮官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，使酶喪失活性，從而抑制細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖；銀離子可從失去活性的細(xì)菌細(xì)胞中游離出來，重復(fù)抑菌的過程[46]。（2）通過光催化作用抑菌如圖 1-1。當(dāng)可見光照射時(shí)，銀離子在水和空氣中能自行分解出自由移動(dòng)的帶負(fù)電荷的電子(e-)，同時(shí)留下帶正電荷的空穴(h+)，這種h+可以激活空氣中的氧和粉體表面的水，從而產(chǎn)生有極強(qiáng)化學(xué)活性的活性（O2-、·OH、1O2），活性氧（ROS）可與大多數(shù)有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)達(dá)到殺菌的目的。無機(jī)氧化物以二氧化鈦為例[47]，銳礦型的二氧化鈦具有光催化性能，當(dāng)價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶后，會(huì)產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，空穴具有強(qiáng)氧化性，與其表面吸附的 H2O 或 OH一反應(yīng)生成具有強(qiáng)氧化性的·OH，同時(shí)電子也同吸附在表面的氧分子反應(yīng)生成·O2-和·OH、OH 和·O2-所具有的強(qiáng)氧化性可直接殺死細(xì)菌，此外，空穴也具有強(qiáng)氧化性，也可殺死細(xì)菌。

圖 3-1 不同反應(yīng)物初始濃度下制備的納米氧化鋅的 XRD 圖譜Fig. 3-1 XRD patterns of nano zinc oxide prepared at different reactant concentrations利用 XRD 可以用來計(jì)算在一定范圍內(nèi)粒子的粒徑大小，根據(jù)謝樂理論可以知道衍射峰的寬度與物質(zhì)粒徑大小有關(guān)，當(dāng)晶粒在小于 100 nm 的范圍，可通過謝樂(Schemer)公式計(jì)算物質(zhì)的粒徑大小，謝樂公式如（3-3）所示: cosKD （3-3）其中，K 是常數(shù)，有固定數(shù)值，D 是晶粒垂直于晶面方向的平均厚度、β為樣品衍射峰半高寬度、 為衍射角、λ為 X 射線波長(zhǎng)，大小為 0.154056 。由圖 3-1 可得，反應(yīng)濃度為 0.05 mol/L、0.075 mol/L 和 0.1 mol/L 的情況下，對(duì)應(yīng)的 XRD 圖譜均有氧化鋅的特征衍射峰出現(xiàn)，說明制備的產(chǎn)物均以氧化鋅的形式存在。

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