细菌纤维素膜负载纳米零价铁灭活水中噬菌体的特性及机理研究
发布时间：2021-07-08 13:23
随着社会经济的发展,水资源短缺和水体污染问题日渐突出,已经成为社会可持续发展的制约因素之一,污水回用成为了解决水资源短缺和水体污染的主要途径。但是污水在回用过程中含有大量的微生物,特别是一些病原微生物会随污水回用通过直接或间接的途径与人日接触,导致水传播疾病。传统的消毒技术虽然处理效果啊显著,但是也存在消毒副产物、光复活等现象的问题。纳米零价铁作为环境修复的新型材料,具有体积小,比表面积大,反应活性高等特点,对病毒微生物也呈现出良好的去除效果。但是纳米零价铁易聚集,导致粒子的比表面积下降,极大地限制了纳米零价铁的进一步应用。细菌纤维素膜是一种新型的多功能纳米微生物材料,具有独特的三维结构,由超细纳米纤维网络组成,可以作为复合纳米材料的模板,对纳米粒子形成保护及限制作用,在一定程度上防止生成的纳米粒子发生团聚,改善纳米材料易流失、易团聚、难回收的问题。因此,本论文制备出细菌纤维素膜负载纳米零价铁（BC-nZVI）新型材料,并对其对于噬菌体的灭活特性和机理进行了探究,具体如下:（1）通过原位还原法制备了细菌纤维素膜负载纳米零价铁复合材料,并采用SEM、XRD、XPS、ICP等手段对材料的结...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第2章细菌纤维素膜负载纳米零价铁的制备和表征142.3结果与讨论2.3.1BC-nZVI的形貌结构图2-1为细菌纤维素膜负载纳米零价铁复合材料的实物照片，其中BC-nZVI-1，BC-nZVI-2和BC-nZVI-3分别为当FeSO4溶液浓度为0.05mM、0.1mM、0.2mM时，制备得到的BC-nZVI复合材料。BC-nZVI复合膜湿膜为水凝胶状，其颜色为黑色，并且随着BC膜上nZVI含量的增加，膜片的颜色由浅至深，且颜色较为均匀，但是纳米零价铁仅负载在细菌纤维素膜的表面，可以看到复合材料的内部为白色，并未有纳米零价铁的附着。图2-1细菌纤维素膜负载纳米零价铁复合膜实物照片Fig.2-1PhotosofBacterialCellulose-SupportednanoscalezerovalentironBC-nZVI纳米复合膜中nZVI的纳米颗粒大小和分布受合成条件的影响。图2-2是三种不同FeSO4浓度制备的BC-nZVI的SEM图像，图2-2（a）,（b），（c）分别为BC-NZVI-1，BC-NZVI-2和BC-NZVI-3的SEM图像。从图中可以看出，随着Fe2+浓度的增加，nZVI纳米粒子的粒径逐渐增大。由图2-2（a）可知，在BC-nZVI-1中负载的nZVI粒子的粒径约为200nm，且负载的纳米粒子数量较少，但负载不均匀，且仍存在一定的团聚现象。这些粒子的粒径比文献中报道的nZVI略大，这可能与BC与BH4-和Fe2+离子的反应速率较低有关，但与nZVI粒子的团聚形成的链状结构相比得到了极大地缓解。如图2-2（b）所示，在BC-nZVI-2中，nZVI纳米颗粒被大量负载，粒子粒径与BC-nZVI-1相比变化不大，粒径仍200nm左右，负载均匀，但略显拥挤。如图2-2（c）所示，在BC-nZVI-3中的纳米nZVI颗粒看起来较为分散，但粒径明显增大，达到200nm以上，并出现了团聚现象。可见，当硫酸亚铁浓度较低时，细菌纤维素膜的三维网格结构可以在空间上限制纳米零价铁的团聚现象，从而得到粒径较孝分布均匀的nZVI，?
第2章细菌纤维素膜负载纳米零价铁的制备和表征15图2-2BC-nZVI-1，BC-nZVI-2和BC-nZVI-3的SEM图片Fig.2-2SEMofBC-nZVI-1,BC-nZVI-2andBC-nZVI-32.3.2细菌纤维素膜负载纳米零价铁的XRD分析图2-3为不同硫酸亚铁浓度所制备的细菌纤维素膜负载纳米零价铁复合膜的XRD图谱。三种BC-nZVI颗粒XRD图谱上三个明显的特征峰14.3°、16.8°和22.8°分别为对应于纤维素的（-100）、（100）和（200）晶面，这是典型的纤维素Ⅰ型晶体结构，证明水解反应没有破坏的结晶结构。BC-nZVI在2θ为44.8°处的宽峰证明Fe0的（110）晶面的存在，说明三种材料的纳米零价铁均成功地负载在细菌纤维素膜上。由于nZVI为核-壳结构，在BC-nZVI的XRD图谱中也能观察到少量的铁氧化物的存在，即在2θ为35.2°处为Fe3O4和γ-Fe2O3的特征峰。但因相对于纤维素来说纳米零价铁及铁的氧化物的含量较少，导致衍射强度较低。同时，从图中也可以看出，硫酸亚铁浓度同样影响了纳米颗粒的负载量，硫酸亚铁浓度越大，BC膜上负载的nZVI就越多。
【参考文献】：
期刊论文
[1]再生水紫外和氯单独与组合消毒试验研究[J]. 王俭龙,郑晓英,李魁晓,田文静. 中国给水排水. 2015(09)
[2]隐孢子虫和贾第鞭毛虫的危害及其控制技术[J]. 张会宁,于鑫,魏博,古励,刘冰. 环境科学与技术. 2011(12)
[3]国家“水专项”研究课题——城市污水再生利用面临的重要科学问题与技术需求[J]. 胡洪营,吴乾元,黄晶晶,赵欣. 建设科技. 2010(03)
[4]消毒技术去除饮用水中病原微生物的研究进展[J]. 闫志超,苑宏英,员建,孙力平. 四川环境. 2009(05)
[5]纳米铁在水污染控制中的应用研究进展[J]. 陈芳艳,陆敏,唐玉斌. 工业安全与环保. 2007(02)
[6]不可忽视的水污染[J]. 王飞. 生态经济. 2006(07)
博士论文
[1]城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究[D]. 许小红.江苏大学 2008
硕士论文
[1]城市污水再生利用的病原微生物风险分析[D]. 叶茂.西安建筑科技大学 2004
本文编号：3271656
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第2章细菌纤维素膜负载纳米零价铁的制备和表征142.3结果与讨论2.3.1BC-nZVI的形貌结构图2-1为细菌纤维素膜负载纳米零价铁复合材料的实物照片，其中BC-nZVI-1，BC-nZVI-2和BC-nZVI-3分别为当FeSO4溶液浓度为0.05mM、0.1mM、0.2mM时，制备得到的BC-nZVI复合材料。BC-nZVI复合膜湿膜为水凝胶状，其颜色为黑色，并且随着BC膜上nZVI含量的增加，膜片的颜色由浅至深，且颜色较为均匀，但是纳米零价铁仅负载在细菌纤维素膜的表面，可以看到复合材料的内部为白色，并未有纳米零价铁的附着。图2-1细菌纤维素膜负载纳米零价铁复合膜实物照片Fig.2-1PhotosofBacterialCellulose-SupportednanoscalezerovalentironBC-nZVI纳米复合膜中nZVI的纳米颗粒大小和分布受合成条件的影响。图2-2是三种不同FeSO4浓度制备的BC-nZVI的SEM图像，图2-2（a）,（b），（c）分别为BC-NZVI-1，BC-NZVI-2和BC-NZVI-3的SEM图像。从图中可以看出，随着Fe2+浓度的增加，nZVI纳米粒子的粒径逐渐增大。由图2-2（a）可知，在BC-nZVI-1中负载的nZVI粒子的粒径约为200nm，且负载的纳米粒子数量较少，但负载不均匀，且仍存在一定的团聚现象。这些粒子的粒径比文献中报道的nZVI略大，这可能与BC与BH4-和Fe2+离子的反应速率较低有关，但与nZVI粒子的团聚形成的链状结构相比得到了极大地缓解。如图2-2（b）所示，在BC-nZVI-2中，nZVI纳米颗粒被大量负载，粒子粒径与BC-nZVI-1相比变化不大，粒径仍200nm左右，负载均匀，但略显拥挤。如图2-2（c）所示，在BC-nZVI-3中的纳米nZVI颗粒看起来较为分散，但粒径明显增大，达到200nm以上，并出现了团聚现象。可见，当硫酸亚铁浓度较低时，细菌纤维素膜的三维网格结构可以在空间上限制纳米零价铁的团聚现象，从而得到粒径较孝分布均匀的nZVI，?
第2章细菌纤维素膜负载纳米零价铁的制备和表征15图2-2BC-nZVI-1，BC-nZVI-2和BC-nZVI-3的SEM图片Fig.2-2SEMofBC-nZVI-1,BC-nZVI-2andBC-nZVI-32.3.2细菌纤维素膜负载纳米零价铁的XRD分析图2-3为不同硫酸亚铁浓度所制备的细菌纤维素膜负载纳米零价铁复合膜的XRD图谱。三种BC-nZVI颗粒XRD图谱上三个明显的特征峰14.3°、16.8°和22.8°分别为对应于纤维素的（-100）、（100）和（200）晶面，这是典型的纤维素Ⅰ型晶体结构，证明水解反应没有破坏的结晶结构。BC-nZVI在2θ为44.8°处的宽峰证明Fe0的（110）晶面的存在，说明三种材料的纳米零价铁均成功地负载在细菌纤维素膜上。由于nZVI为核-壳结构，在BC-nZVI的XRD图谱中也能观察到少量的铁氧化物的存在，即在2θ为35.2°处为Fe3O4和γ-Fe2O3的特征峰。但因相对于纤维素来说纳米零价铁及铁的氧化物的含量较少，导致衍射强度较低。同时，从图中也可以看出，硫酸亚铁浓度同样影响了纳米颗粒的负载量，硫酸亚铁浓度越大，BC膜上负载的nZVI就越多。
【参考文献】：
期刊论文
[1]再生水紫外和氯单独与组合消毒试验研究[J]. 王俭龙,郑晓英,李魁晓,田文静. 中国给水排水. 2015(09)
[2]隐孢子虫和贾第鞭毛虫的危害及其控制技术[J]. 张会宁,于鑫,魏博,古励,刘冰. 环境科学与技术. 2011(12)
[3]国家“水专项”研究课题——城市污水再生利用面临的重要科学问题与技术需求[J]. 胡洪营,吴乾元,黄晶晶,赵欣. 建设科技. 2010(03)
[4]消毒技术去除饮用水中病原微生物的研究进展[J]. 闫志超,苑宏英,员建,孙力平. 四川环境. 2009(05)
[5]纳米铁在水污染控制中的应用研究进展[J]. 陈芳艳,陆敏,唐玉斌. 工业安全与环保. 2007(02)
[6]不可忽视的水污染[J]. 王飞. 生态经济. 2006(07)
博士论文
[1]城市水体中新型病原细菌生态学特征及其溯源研究[D]. 许小红.江苏大学 2008
硕士论文
[1]城市污水再生利用的病原微生物风险分析[D]. 叶茂.西安建筑科技大学 2004
本文编号：3271656
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