近些年，大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+对水体污染比较严重，如何高效去除这些污染物是当今研究的热点之一。吸附法由于成本低廉，操作简单，引起了人们的广泛关注。本文主要介绍用于高效去除水中大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+的三种无机磷酸盐系磁性复合纳米材料和Fe3O4亚微米颗粒的制备、表征、去除特性及机理探究。具体研究内容包括以下两个部分 分别用溶剂热和水热法制备Fe3O4亚微米颗粒和三种无机磷酸系磁性复合纳米材料磁性磷酸钡（FB）、磁性磷酸锶（FS）、磁性磷酸锶钡（FSB）并对其形貌进行表征。系统地研究三种磁性复合纳米材料去除水中大肠杆菌的特性，包括pH、温度、材料加入量、大肠杆菌的初始浓度、反应时间等。在pH=6.5，温度在35 ℃时，磁性磷酸钡、磁性磷酸锶、磁性磷酸锶钡对大肠杆菌的去除率分别为97 %、84.6 %、91.2 %。去除大肠杆菌后的三种无机磷酸盐系磁性复合纳米材料仍然可高效去除混合溶液中的孔雀石绿和Pb2+。材料在去除大肠杆菌之后，可利用磁铁快速回收并循环使用，经5次循环使用后，去除率仍然保持85 %以上。用光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）及能谱（EDS）分析表明，大肠杆菌可被磁性复合纳米材料吸附聚集，实现固液分离。扫描电子显微镜证实观察去除完大肠杆菌存在于最终产物中.能谱结果表明，孔雀石绿和Pb2+能被磁性复合纳米材料有效去除，从而初步推断大肠杆菌和材料表面的作用机理， 在磁性复合纳米材料除菌的机理研究中，推测Fe3O4亚微米颗粒起主要除菌作用。经过实验验证，实验结果表明Fe3O4亚微米颗粒在pH=6.5，温度在35 ℃时，去除率高达98 %，在10分钟内可达平衡。经5次循环使用后，去除率仍保持稳定。光学显微镜明显观察到大肠杆菌被吸附聚集在Fe3O4亚微米颗粒表面。这些数据证实了上述磁性材料除菌过程中，Fe3O4起主要除菌作用。
目录
摘要 2
关键词 2
Abstract 2
Keywords 3
第一章 引言 3
1 水中大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+的污染和处理方法 3
1.1 大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+的简介和污染概况 3
1.2 大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+污染的处理方法 3
2 本论文主要研究内容 4
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/> 第二章 磁性复合纳米材料制备及其对水中大肠杆菌的去除研究 6
1材料与方法 6
1.1原料与仪器 6
1.2 磁性磷酸盐系复合纳米材料的制备 6
1.3 材料和机理表征方法 7
1.4 磁性磷酸盐系复合纳米材料去除大肠杆菌等污染物的实验 7
2实验结果和讨论 8
2.1 磁性磷酸盐系复合纳米材料的表征 8
2.2 不同pH对磁性磷酸盐系复合纳米材料的除菌率的影响 8
2.3 温度对磁性磷酸盐系复合纳米材料的除菌率的影响 9
2.4 材料的加入量对磁性磷酸盐系复合纳米材料的除菌率的影响 10
2.5 大肠杆菌的初始浓度对磁性磷酸盐系复合纳米材料的除菌率的影响 10
2.6 离子强度对磁性磷酸盐系复合纳米材料的除菌率的影响 11
2.7 不同阴离子对磁性磷酸盐系复合纳米材料的除菌率的影响 11
2.8 重复次数对磁性磷酸盐系复合纳米材料的除菌率的影响 12
2.9 磁性磷酸盐系复合材料去除大肠杆菌后，再去除混合溶液的孔雀石绿和Pb2+的研究 12
2.10 磁性磷酸盐系复合纳米材料去除污染物机理的探究 13
2.10.1 初步观察实验现象 13
2.10.2 光学显微镜观察材料和菌相互作用 14
2.10.3 SEM和EDS分析除菌后，除孔雀石绿和Pb2+的FB的形貌和成分 14
2.10.4 洗脱液稀释涂布实验 15
3 本章小结 15
第三章 Fe3O4亚微米颗粒制备、表征及对其除去大肠杆菌特性的研究 17
1实验与方法 17
1.1 Fe3O4亚微米球颗粒的制备 17
1.2 Fe3O4亚微米球颗粒和大肠杆菌的表征方法 17
1.3 Fe3O4亚微米颗粒去除大肠杆菌的实验 17
2结果与分析 17
2.1 Fe3O4亚微米球颗粒的表征 17
2.2 pH对Fe3O4亚微米球的除菌率的影响 18
2.3温度对Fe3O4亚微米球的除菌率的影响 18
2.4 Fe3O4加入量对Fe3O4亚微米球的除菌率的影响 19
2.5反应时间对Fe3O4亚微米球的除菌率的影响 19
2.6循环次数对Fe3O4亚微米球的除菌率的研究 20
2.7初步观察Fe3O4亚微米颗粒除菌 20
2.8光学显微镜观察材料和菌相互作用 21
3本章小结 21
第四章 全文总结与展望 22
参考文献 22
致谢 24
毕业设计期间发表的相关论文和专利 24
用于去除水中大肠杆菌、孔雀石绿和Pb2+去除的无机磁性复合纳米材料的制备、表征及应用
应用化学 张皖宁
引言
近些年，水体污染已经日益严重，已经危害到了人类的健康。其中大肠杆菌、染料孔雀石绿和重金属离子Pb2+等是水体中的主要污染物。目前处理上述的污染物的方法有多种，包括物理法，化学法和生物法[1]。其中吸附法因为原材料来源丰富、成本低廉、操作简单、能耗低等优点，备受国内外学者的广泛关注[2，3]。纳米材料因为尺度微小，比表面积大、表面能高、官能团丰富等有点，在水处理方面展现出了一定的优势，成为人们研究的热点之一[4]。但是纳米材料作为吸附剂去除水体污染物的处理方法仍然有一些不足的地方，纳米材料成本高，制备方法较复杂，制备和使用过程对环境造成二次污染，吸附量和吸附速率等性能较差，受溶液pH及温度的影响较大，难回收会造成环境的二次污染。磁性纳米材料因为其磁性回收的特性，不易造成二次污染，在环境治理领域得到了广泛研究[5]。在未来污水处理技术的开发中，探求制备廉价易得，绿色环保，高容量，耐温耐酸碱，循环性好的可回收磁性吸附剂将具有很大的研究价值和应用前景。
1 水中大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+的污染和处理方法
1.1大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+的简介和污染概况
大肠杆菌为革兰氏阴性短杆菌，主要来自土壤或植被的有机体、人类或动物的粪便等。若在水中检出此菌，可认为是被粪便污染的指标，从而判断可能有肠道病原菌的存在。被大肠杆菌污染的水会使人畜患病，轻则腹泻，甚至可能产生严重的霍乱样症状，肠致病性大肠杆菌有高度传染性，严重者可致死[6]。因此，大肠菌群数（或大肠菌值）常作为安全饮用水的卫生学标准。
孔雀石绿是有毒的三苯甲烷类化学物，常用于丝绸、皮革和纸张的染料，也可作为杀菌剂。被孔雀石绿污染的水体具有潜在的致癌、致畸、致突变的危害。因此，如何高效去除水体的孔雀石绿具有很高的研究价值。
水体中的铅对人体的神经系统、骨骼造血机能、消化系统、生殖系统等均有危害。
1.2 大肠杆菌、孔雀石绿、Pb2+污染的处理方法
目前，对水中大肠杆菌、染料和Pb2+的去除，已经有很多切实可行的处理材料和技术，如采用岩石、锯末、沸石等天然吸附材料、活性铝和交换树脂技术等。天然材料低廉易得，但是去除率不高，要达到预期的除去效果，需要投入大量的吸附材料，容易产生大量难处理的废渣，重复利用率低；活性铝的技术较为实用，但是重复使用需要更换；离子交换树脂技术的交换容量高，无需pH值调节，但是成本高，易产生毒性污泥。纳米材料由于其比表面积大，活性位点多等优点，具有很高的研究价值。水中大肠杆菌去除的吸附材料大部分集中在银基、氧化锌基和氨基功能化等复合材料[710]。银基纳米材料在去除菌的过程中易释放Ag+而呈现出不同程度的不稳定性[11]，其他的材料也因成本较高、制备复杂、除菌条件较为严格或材料含有机成分易对水体产生二次污染等因素影响了吸附材料的研究及发展。因此，用方法简便制备出成本低廉，具有对污染物去除高效且不易对水体造成二次污染的材料引起人们广泛研究。其中Fe3O4磁性纳米材料由于具有磁性可以磁性分离，不易对水体造成二次污染，制备简单，因可功能化修饰等优势，在环境治理中成为人们研究的热点。

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