基于Fe@FeO核壳结构纳米线的Fenton降解五氯苯酚和除菌及其相关机理研究

摘要

伴随着人类工业文明的兴盛，尤其是人类进入20世纪以来，随着科技进步，工业化和城镇化在全世界范围内的加速推进，人类在为取得的伟大成就呐喊的时候，我们所赖以生存的蓝色星球一地球却正在遭受着史无前例的伤痛。进入21世纪，人们愈来愈认识到保护环境的重要性，环境保护现在已经成为全人类的广泛共识。目前，环境污染治理与生态恢复吸引了大量科技工作者的关注。用化学手段去除污染，还人类一片绿水青山已经成为诸多化学家的研究热点。 近年纳米材料研究的热潮方兴未艾，许多开创性的成果不断涌现。纳米材料由于其具有的优异的物理化学性质，在实际应用中具有极大的潜力，结合当前环境污染的严峻现实，本文介绍了一种将纳米材料用于环境污染治理与修复的全新方法。 在本文中，我们采用硼氢化钠还原氯化铁的方法，通过控制溶液浓度配比和反应速度，得到了一种具有完美核壳结构的Fe@Fe2O3纳米线。我们将其作为一种全新的Fenton体系的铁源，通过超声Fenton（Sono-Fenton）体系来降解污染水体中的持久性有机污染物五氯苯酚（PCP），通过一个小时处理，得到了将近40％的去除率。此外，我们还研究了体系pH值以及溶液气氛对超声Fenton体系降解效果的影响。我们证实在超声Fenton体系中，对污染物降解起实质作用的是体系中经Fenton反应所产生的·OH自由基。以此为基础，我们提出了在基于Fe@Fe2O3核壳结构纳米线的超声体系中的反应微观模型，合理解释了我们的实验现缘。并且，在进一步研究PCP降解反应中间产物和最终产物之后，我们提出了PCP的降解机理，从而实现了从分子水平来理解其降解作用的实质，也为我们的实际应用提供了坚实的理论依据。 除了利用Fe@Fe2O3核壳结构纳米线成功降解水体中持久性有机污染物（PCP），我们还研究了Fe@Fe2O3核壳结构纳米线在处理有害微生物方面的应用。我们选取大肠杆菌（E.coli）作为目标微生物，采用电Fenton（Electro-Fenton）体系对大肠杆菌进行消毒处理，取得了良好效果，并通过实验进一步揭示了其杀灭作用的机理。由于Fe@Fe2O3核壳结构纳米线来源广泛，价格低廉，易制取，易收集保存，并可在参与反应之后回收循环使用，这些特点使其成为非常有吸引力的新型Fenton铁试剂，将在污水治理中得到更广泛的应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1环境污染之现状

1.2水资源污染状况

1.3高级氧化技术

1.3.1高级氧化技术之Fenton反应

1.4本论文的选题思想和主要内容

第二章超声Fenton降解五氯苯酚及其机理研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1实验原料及实验设备

2.2.2五氯苯酚(PCP)储备液的制备

2.2.3 Fe@Fe2O3核壳结构纳米线的制备

2.2.4分析测试方法

2.2.5新制Fe@Fe2O3核壳结构纳米线表征

2.2.6五氯苯酚降解实验

2.2.7有机氯的测定

2.3结果与讨论

2.3.1 Fe@Fe2O3核壳结构纳米线表征结果

2.3.2 PCP的降解研究

2.3.3超声Fenton体系降解五氯苯酚微观模型

2.3.4 PCP降解中问产物及其降解机理研究

2.4本章小结

第三章电Fenton除菌及其机理研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂与实验器材

3.2.2大肠杆菌的培养增殖

3.2.3杀菌系统和操作过程

3.2.4大肠杆菌(E.coli)透射电镜(TEM)样本的制备

3.3结果与讨论

3.3.1大肠杆菌灭活结果

3.3.2大肠杆菌TEM表征

3.4电Fenton体系中大肠杆菌灭活机理

3.5本章小结

第四章结论与展望

参考文献

附录：攻读硕士期间已发表和待发表(申请)的论文和专利

致谢