蛋白质引导铁纳米花材料高效除铅特性研究

发布时间：2020-11-08 08:16

　　 随着水体中重金属污染情况的加剧,如何快速高效去除水体中的重金属离子成为当前环境领域研究的热点问题。其中,铅离子(Pb~(2+))污染严重,对动植物和人类的危害大,是重金属污染水体问题中的研究重点。吸附法由于具有处理成本低、适用性广、易于大规模应用、处理效率高、能够进行深度处理等优点而得到了广泛关注。纳米花材料能够将无机和有机材料复合,结合两部分的优点,同时由于纳米花粒子直径小,因而具有了表面官能团多样、比表面积大的优点,能够将其作为吸附剂应用于水体中Pb~(2+)的去除。首先,本文利用自组装法制备了丝胶蛋白-磷酸亚铁纳米花粉体材料,通过扫描电镜发现材料具有花状形貌,表面存在大量的花瓣状结构。同时,通过红外光谱发现材料表面还携带有大量胺基等活性基团,能够与水体中Pb~(2+)发生反应。通过进一步的吸附实验发现,材料吸附的最适条件为:水体中pH值为7,吸附温度为60℃,经过60 min的吸附反应能达到最大吸附量。同时,材料对水体中Pb~(2+)的选择吸附性强,干扰离子的存在对吸附过程影响较小。由于粉末在实际应用中存在固液难分离、难回收的问题,因此通过进一步的实验将粉末材料负载到载体上解决这一难题。通过前期研究发现,可以通过聚多巴胺将材料粘附到大孔树脂上,从而达到后期易于分离的目的。通过扫描电镜、透射电镜发现,实验成功地将纳米花负载到大孔树脂的表面,并且材料仍具备纳米花的花瓣状结构。进一步的实验发现,生长时间会影响纳米花形貌并对其性能产生影响。经过更长时间生长的铁纳米花-树脂复合材料表面褶皱更多,比表面积更大,在选择性能、吸附速率方面优于生长时间短的材料,但两种材料相对于基体材料性能都有很大提升,经过负载的材料在吸附性能方面表现得都更加优异。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X52
【部分图文】：

图 2-1 扫描图a)放大 1k 倍; b)放大 5k 倍; c)放大 10k 倍对材料进行 X 射线衍射分析，在衍射角为 18.16°、28.93°、43.40°、56.50°、73.82°等出现了衍射峰，通过查阅 JCPDS 标准卡片分析对照得到其分子式为 Fe3(PO4)2。峰强

燕山大学工学硕士学位论文，这种多孔道的结构有助于铁纳米花-树脂复合材料吸附水体中 Pb2+。图不同生长时间下材料的扫描图，可以看出经过前期的生长成片层状的材料 72 h 左右生长为具有花状形貌的结构，如果进一步延长生长时间形貌又变化，由花瓣状再次变为片层状和棒状。对铁纳米花-树脂复合材料进行透射电镜分析，结果如图 3-3 所示。图 3低放大倍数时材料的结构，可以看出层状的 D001-PDA 基体材料，经过对部形貌进一步的放大，在图 3-3b 的浅色边缘处可以看见细小的黑色颗粒附层片状结构上，分析这些黑色细颗粒即为丝胶蛋白磷酸亚铁纳米花。透射，已经有颗粒状的材料生长到了 D001-PDA 载体上，结合扫描图结果分析步推测颗粒状部分为纳米花材料。

图 3-2 不同生长时间铁纳米花-树脂复合材料形貌扫描图a)4h; b)8h; c)24h; d)48h; e)72h; f)96h图 3-3 铁纳米花-树脂复合材料透射图
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本文编号：2874519