基于纳米多孔材料的水体典型污染物检测与去除行为机理研究

发布时间：2023-04-03 22:35

　　随着现代工业的飞速发展,水体环境污染威胁着人类的生存与发展。其中内分泌干扰物和抗生素作为水体典型污染物,对生态环境及人类健康造成巨大威胁,寻求高效、简便以及低成本的检测与去除方法是一项迫在眉睫的任务。纳米多孔材料具有大比表面积、可控的纳米级孔径等特征,在传感、催化、储能、吸附与分离等多个领域受到广泛关注。因此本论文选取两种金属类内分泌干扰物Pb2+和Hg2+,利用纳米多孔金(NPG)构建针对Pb2+和Hg2+的电化学适配体传感器,并研究碳质纳米多孔材料对Pb2+和Hg2+的去除行为机理。对于有机类的内分泌干扰物和抗生素,由于其结构复杂且同一类物质具有相似的化学结构,目前的检测方法主要为气相色谱和液相色谱等方法,故本论文重点研究有机类内分泌干扰物和抗生素的去除行为机理,合成碳质纳米复合材料用于去除水体中典型抗生素磺胺二甲基嘧啶(SMT),制备NPG固定化角质酶复合材料用于吸附降解水体中典型内分泌干扰物邻苯二甲酸二(2-乙基已)酯(DEHP)。第一方面详述了利用NPG和纳米金颗粒(AuNPs)检测水体中金属类内分泌干扰物Pb2+的电化学适配体传感器的构建方法。NPG表面自组装有巯基修饰的对...

【文章页数】：157 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景和意义
    1.2 水体典型污染物概述
        1.2.1 内分泌干扰物类水体典型污染物
        1.2.2 抗生素类水体典型污染物
        1.2.3 水体典型污染物的检测与分析
        1.2.4 水体典型污染物的控制与去除
    1.3 纳米多孔材料概述
        1.3.1 纳米多孔材料分类
        1.3.2 纳米多孔材料的应用
    1.4 纳米多孔金的制备与应用
        1.4.1 纳米多孔金的制备方法
        1.4.2 纳米多孔金的应用
    1.5 碳质纳米多孔材料的制备与应用
        1.5.1 碳质纳米多孔材料的制备方法
        1.5.2 碳质纳米多孔材料的应用
    1.6 课题研究目的和内容
        1.6.1 研究目的
        1.6.2 研究内容
第2章 基于纳米多孔金的检测金属类内分泌干扰物Pb²⁺的适配体传感器构建
    2.1 前言
    2.2 材料与方法
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 实验设备
        2.2.3 传感器的构建
        2.2.4 对Pb²⁺的检测
        2.2.5 环境样品分析
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 Pb²⁺的检测机理
        2.3.2 NPG电极的表征
        2.3.3 基于NPG的电化学适配体传感器的表征
        2.3.4 基于NPG的电化学适配体传感器的检测条件优化
        2.3.5 基于NPG的电化学适配体传感器对Pb²⁺的检测
        2.3.6 基于NPG的电化学适配体传感器对Pb²⁺的选择性研究
        2.3.7 实际样品中Pb²⁺的检测
        2.3.8 再现性、稳定性和重复利用性研究
    2.4 本章小结
第3章 基于纳米多孔金的检测金属类内分泌干扰物Hg²⁺的适配体传感器构建
    3.1 前言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 传感器的构建
        3.2.3 对Hg²⁺的检测
        3.2.4 环境样品分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Hg²⁺的检测机理
        3.3.2 NPG电极的表征
        3.3.3 基于NPG的电化学适配体传感器的表征
        3.3.4 基于NPG的电化学适配体传感器的检测条件优化
        3.3.5 基于NPG的电化学适配体传感器对Hg²⁺的检测
        3.3.6 基于NPG的电化学适配体传感器对Hg²⁺的选择性研究
        3.3.7 实际样品中Hg²⁺的检测
        3.3.8 再现性和重复利用性研究
    3.4 本章小结
第4章 基于碳质纳米多孔材料的水体中金属类内分泌干扰物Pb和Hg²⁺的去除行为机理研究
    4.1 前言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 表征方法
        4.2.3 Pb²⁺和Hg²⁺吸附实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 碳质纳米多孔材料的表征
        4.3.2 pH对Pb²⁺和Hg²⁺去除效果的影响
        4.3.3 动力学和等温线
        4.3.4 实际水体中的应用
        4.3.5 重复利用性研究
    4.4 本章小结
第5章 基于碳质纳米复合材料的水体中典型抗生素的去除行为机理研究
    5.1 前言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 实验材料
        5.2.2 碳质纳米复合材料的制备
        5.2.3 表征方法
        5.2.4 磺胺二甲基嘧啶浓度的测定
        5.2.5 磺胺二甲基嘧啶吸附实验
        5.2.6 吸附剂的老化
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 碳质纳米复合材料的表征
        5.3.2 吸附等温线
        5.3.3 pH值对吸附效果的影响
        5.3.4 离子强度和腐殖酸对吸附效果的影响
        5.3.5 生物老化和化学老化的影响
        5.3.6 对磺胺二甲基嘧啶的吸附机理
        5.3.7 碳质纳米复合材料在实际样品中的应用
        5.3.8 碳质纳米复合材料可再生性评价
    5.4 本章小结
第6章 纳米多孔金固定化酶对水体中典型内分泌干扰物去除行为机理研究
    6.1 前言
    6.2 材料与方法
        6.2.1 实验材料
        6.2.2 PEI修饰NPG
        6.2.3 角质酶的固定化
        6.2.4 表征与分析
        6.2.5 吸附降解实验
        6.2.6 联合去除DEHP和Pb2+

    6.3 结果与讨论
        6.3.1 角质酶负载的PEI/NPG的表征
        6.3.2 pH值对DEHP和Pb²⁺去除效果的影响
        6.3.3 动力学和等温线
        6.3.4 DEHP去除和Pb²⁺吸附之间的相关性
        6.3.5 实际水体中的应用及再生
    6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
附录A 攻读学位期间发表的论文目录
附录B 攻读学位期间申请的发明专利
附录C 攻读学位期间参与的研究课题
附录D 攻读学位期间获得的奖励
致谢



本文编号：3781271

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