【摘要】：吸附法是一種應(yīng)用廣泛的污水處理方法。但傳統(tǒng)的吸附劑吸附效率不夠高,并且不具有選擇性。我們通過將微米馬達與分子印跡技術(shù)相結(jié)合,制備既高效又具有選擇性的吸附劑材料。酶催化氧化是一種有效的污水處理方法。但游離酶易失活,穩(wěn)定性差,難以回收再利用。固定化酶技術(shù)可以有效地解決這個問題。我們將固定化酶技術(shù)與微米馬達相結(jié)合,制備了高活性的固定化酶微馬達。具體的研究工作從以下兩部分展開。1、采用天然木棉為生物模板,成功制備出分子印跡聚合物微馬達(MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達),對其進行XRD、SEM、EDS-mapping、TEM、FT-IR、N_2吸附-脫附和TG-DTA等測試分析。結(jié)果顯示,MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達保留了木棉的中空管狀不對稱結(jié)構(gòu),表面負載著MgAl-LDH納米片和超薄分子印跡膜,具有微納多層次結(jié)構(gòu),比表面積達到211.9 m~2 g~(-1),吸附活性位點多。研究了MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達對多西環(huán)素的吸附性能。結(jié)果表明,在沒有H_2O_2的環(huán)境中,MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達吸附72 h后達到吸附平衡,對多西環(huán)素的最大吸附量為209.33 mg g~(-1);在2%的H_2O_2環(huán)境中,MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達僅吸附7 h就達到吸附平衡,并且最大吸附量達到224.23 mg g~(-1),因此,微馬達的設(shè)計,大大提高了吸附劑的吸附效率。此外,MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達對多西環(huán)素的吸附還具有良好的特異性和重復(fù)性。最后研究了MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達的運動性能,在一定范圍內(nèi),隨著H_2O_2濃度的增加,馬達速度增大,當(dāng)H_2O_2濃度為10%時,馬達速度達到197.86μm s~(-1)。對MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達加磁后,磁性MIPs-MgAl-LDH/Mn_3O_4微馬達吸附性能幾乎不受影響,具有良好的磁控特性和回收再利用的性能。2、以木棉為生物模板分別成功合成ZIF-67/MoS_2固定化漆酶磁性微馬達和ZIF-67/NiAl-LDH固定化辣根過氧化物酶磁性微馬達。對合成試樣的微觀形貌和物理性能進行了測試和分析。結(jié)果顯示,兩種固定化酶磁性微馬達都完整保留了木棉的中空管狀結(jié)構(gòu),表面負載著MoS_2納米片/NiAl-LDH納米片和菱形十二面體的ZIF-67,透射圖顯示ZIF-67中成功包覆上了酶,整個材料具有微納多層次結(jié)構(gòu),ZIF-67/MoS_2固定化漆酶磁性微馬達和ZIF-67/NiAl-LDH固定化辣根過氧化物酶磁性微馬達的比表面積分別達到511.6 m~2 g~(-1)和499.4 m~2 g~(-1)。研究了兩種固定化酶磁性微馬達的酶學(xué)性質(zhì)。結(jié)果表明,當(dāng)漆酶制備加入量為5 mg時其比活力和活力回收率最高,分別為27840 IU/g和376.2%。固定化漆酶磁性微馬達的最佳pH值為4,最佳溫度為40℃。具有良好的pH穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性和重復(fù)使用性。當(dāng)辣根過氧化物酶制備加入量為10 mg時其酶活性和酶活性保留值最高,分別為456.82和72.21%。固定化辣根過氧化物酶磁性微馬達的最佳pH值為7,具有良好的重復(fù)使用性。最后研究了兩種固定化酶磁性微馬達的運動性能,ZIF-67/MoS_2固定化漆酶磁性微馬達和ZIF-67/NiAl-LDH固定化辣根過氧化物酶磁性微馬達都具有良好的運動性能和磁控特性,可以實現(xiàn)高效降解污染物和磁回收再利用。
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X703
【圖文】：

從而產(chǎn)生推動力，實現(xiàn)馬達的自主運動。微納米馬[26-28]，分段納米線[29]和一些其他不規(guī)則的結(jié)構(gòu)[3擴散[23]，自電泳[33]，超聲[34]和磁場推進[35]。的驅(qū)動機制機制用蒸鍍的方法在TiO2微球上半邊包覆上Au，制備）。該微馬達通過紫外光驅(qū)動。當(dāng)TiO2微球表面暴子，電子躍遷到導(dǎo)帶，因為Au的導(dǎo)電作用，電子留下空穴。空穴將水氧化，產(chǎn)生H+：2H2O+4h+ H+還原成H2：4H++4e- 2H2。TiO2一側(cè)產(chǎn)生H+，轉(zhuǎn)移到Au一側(cè)，在微球表面形成H+流，導(dǎo)致微球向）。H+的自擴散電泳推動了TiO2-Au Janus微馬達的

濟南大學(xué)碩士學(xué)位論文擴散驅(qū)動機制等人[23]在WO3@C微球上一半鍍Au，制備了Au-WO3@C Janus微馬微馬達通過紫外光驅(qū)動。當(dāng)紫外光照射到WO3一側(cè)時，WO3上產(chǎn)子將氧氣還原成·O2-，空穴將水氧化成·OH和H+，·O2-、·OH和H+分解成小分子產(chǎn)物。隨著氧化還原反應(yīng)的進行，WO3一側(cè)產(chǎn)物濃度度，產(chǎn)物通過擴散作用從WO3一側(cè)向Au側(cè)移動，滲透流從低溶質(zhì)，推動微馬達向Au側(cè)移動。產(chǎn)物的自擴散推動了Au-WO3@C Jan泳和自擴散驅(qū)動機制的關(guān)鍵都是構(gòu)造濃度梯度，實現(xiàn)微馬達的運

圖 1.3 管狀微馬達的氣泡驅(qū)動機制示意圖[32]米馬達的制備方法的微納米馬達一般是通過構(gòu)造不對稱的結(jié)構(gòu)或成分，比如利用引入不同性質(zhì)的材料，使其受力不平衡而產(chǎn)生運動。但由于微以制備比較復(fù)雜，不易操作，制備過程中對設(shè)備要求高，因此一個極具挑戰(zhàn)性的問題。學(xué)沉積法助電化學(xué)沉積是指在電場作用下，通過電化學(xué)沉積技術(shù)在模板所需要的鍍層，獲得具有多種功能的膜層材料。為了制備結(jié)構(gòu)通常選用多孔的氧化鋁膜或聚碳酸酯膜（PC 膜），在其孔腔內(nèi)微馬達。Ye[25]等人利用平均孔徑為 5 mm 的多孔聚碳酸酯膜為

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本文編號：2743025