鐵納米線殺菌選擇性及還原菌-氧化鐵晶面依賴的反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、21世紀(jì)以來(lái)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使人們生活水平有了很大進(jìn)步，各種企業(yè)、工廠的發(fā)展加劇了對(duì)環(huán)境的污染，而環(huán)境污染又直接影響國(guó)民身體健康。我國(guó)人口增長(zhǎng)過(guò)快，生活污水和工業(yè)廢水的任意排放逐漸增多，水資源污染日益加劇，我國(guó)淡水資源又非常短缺，這無(wú)疑給國(guó)家發(fā)展和人民飲水帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。污水質(zhì)量檢測(cè)、飲用水質(zhì)量檢測(cè)成為科學(xué)研究的目標(biāo)。有效合理的對(duì)污水進(jìn)行凈化處理成為環(huán)境工作者研究的熱點(diǎn)。
　　因納米零價(jià)鐵粒徑小，還原電位低，表面積大等優(yōu)點(diǎn)在水環(huán)境污

2、染處理中取得了廣泛運(yùn)用。本文研究了納米零價(jià)鐵Fe@Fe2O3對(duì)兩種細(xì)菌即大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的制毒效應(yīng)和殺菌機(jī)理。首先利用FeCl3·7H2O和NaBH4在常溫常壓條件下合成具有核殼結(jié)構(gòu)鐵納米線Fe@Fe2O3，取用不同濃度的鐵納米線Fe@Fe2O3對(duì)兩種細(xì)菌進(jìn)行處理，經(jīng)不同時(shí)間處理后，利用固體平板計(jì)數(shù)的方法記錄兩種細(xì)菌的存活數(shù)量。其次，通過(guò)活性氧物種捕獲實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了體系中起殺菌作用的主要活性氧物種為H2O2;通過(guò)外加H2O2的方法

3、進(jìn)一步探究殺滅金黃色葡萄球菌所需活性氧物種H2O2的濃度;并對(duì)經(jīng)過(guò)鐵納米線Fe@Fe2O3處理的兩種細(xì)菌分別進(jìn)行了SEM表征，進(jìn)一步研究經(jīng)不同時(shí)間處理后兩種細(xì)菌形貌變化情況，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)相同濃度零價(jià)納米鐵Fe@Fe2O3處理后，大腸桿菌形貌有明顯變化。最后，對(duì)經(jīng)鐵納米線Fe@Fe2O3處理過(guò)的兩種細(xì)菌進(jìn)行了DNA提取實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)處理后兩種細(xì)菌DNA鏈的完整性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)對(duì)鐵納米線Fe@Fe2O3濃度有依賴作用，并

4、且鐵納米線Fe@Fe2O3殺菌具有選擇性。
　　鐵還原菌和鐵氧化物在自然界中廣泛存在，鐵還原菌與鐵氧化物表面作用可以形成亞鐵物種，亞鐵物種通過(guò)一系列反應(yīng)可以產(chǎn)生活性氧物種，利用活性氧物種的強(qiáng)氧化性可有效去除環(huán)境和水體污染物。本文研究鐵還原菌HS01和兩種不同形態(tài)鐵氧化物即{012}晶面暴露的納米氧化鐵立方體HNCs和{001}晶面暴露的納米氧化鐵片HNPs的相互作用。本研究利用水熱合成法合成兩種不同晶面暴露的納米氧化鐵，通過(guò)測(cè)定不

5、同時(shí)間段鐵還原菌/鐵氧化物/有機(jī)物體系溶液中鐵還原菌的數(shù)量、亞鐵離子和總鐵濃度的含量、溶液pH值變化，并且對(duì)反應(yīng)后的鐵氧化物固體進(jìn)行了SEM、TEM、XRD、XPS等表征。結(jié)果表明，經(jīng)鐵還原菌HS01作用以后，兩種鐵氧化物表面結(jié)晶性都變差;兩種鐵氧化物晶體表面的亞鐵離子濃度增加，而{012}晶面暴露的納米氧化鐵立方體表面亞鐵離子濃度增加更多，兩種鐵氧化物晶體表面三價(jià)鐵離子濃度都有所下降;經(jīng)鐵還原菌處理30天后兩種鐵氧化物晶體表面變得不規(guī)