【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)物的風險,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,制備了雙負載改性赤泥質顆粒材料。通過XRD、SEM、FT-IR、XPS等對其進行了一系列的表征,實驗考察了改性顆粒材料對大腸桿菌的性能。(1)赤泥顆粒材料主要以赤泥,膨潤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物,通過溶膠凝膠法在80℃下回流反應獲得了納米氧化鋅。對制備條件進行了分析和研究。通過謝樂公式計算及SEM圖像分析表明合成了粒徑在15 nm左右的納米級的氧化鋅。(3)通過納米氧化鋅(ZnO)及聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)對赤泥顆粒材料進行改性,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目標物的吸附效果。(4)將大腸桿菌作為研究對象,通過平板菌落計數(shù)法評價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,進行循環(huán)抑菌測試,經(jīng)過六輪循環(huán)抑菌測試后,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。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,又能夠針對水體中微生物污染進行處理。
【學位授予單位】：黑龍江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X758
【圖文】：

從而起到抑菌的效果，此外，銀離子還可穿透細胞膜，與細菌細胞內(nèi)蛋白質核酸中存在的疏基、氨基等含硫氮官能團發(fā)生反應，使蛋白質凝固，使酶喪失活性，從而抑制細菌生長繁殖；銀離子可從失去活性的細菌細胞中游離出來，重復抑菌的過程[46]。（2）通過光催化作用抑菌如圖 1-1。當可見光照射時，銀離子在水和空氣中能自行分解出自由移動的帶負電荷的電子(e-)，同時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)生有極強化學活性的活性（O2-、·OH、1O2），活性氧（ROS）可與大多數(shù)有機物發(fā)生氧化反應達到殺菌的目的。無機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，當價帶電子被激發(fā)到導帶后，會產(chǎn)生電子一空穴對，空穴具有強氧化性，與其表面吸附的 H2O 或 OH一反應生成具有強氧化性的·OH，同時電子也同吸附在表面的氧分子反應生成·O2-和·OH、OH 和·O2-所具有的強氧化性可直接殺死細菌，此外，空穴也具有強氧化性，也可殺死細菌。

圖 3-1 不同反應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粒徑大小有關，當晶粒在小于 100 nm 的范圍，可通過謝樂(Schemer)公式計算物質的粒徑大小，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，大小為 0.154056 。由圖 3-1 可得，反應濃度為 0.05 mol/L、0.075 mol/L 和 0.1 mol/L 的情況下，對應的 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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