磁性生物纳米材料的合成及其对水中阿特拉津的去除

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1、学校代号10532学号S1503W0291分类号X592密级硕士学位论文磁性生物纳米材料的合成及其对水中阿特拉津的去除学位申请人姓名朱灿耀培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称杨春平教授、童设华高级工程师学科专业环境工程研究方向水污染控制论文提交日期2018年5月11日学校代号：10532学号：S1503W0291密级：湖南大学硕士学位论文磁性生物纳米材料的合成及其对水中阿特拉津的去除学位申请人姓名：朱灿耀导师姓名及职称：杨春平教授、童设华高级工程师培养单位：环境科学与工程学院专业名称：环境工程论文提交日期：2018年5月11日论文答辩日期：2018年6月3日答辩委员会主席：翟云波教授Sy

2、nthesisofmagneticmicroorganismnanomaterialsanditsremovalofatrazinefromaqueoussolutionsbyZHUCanyaoB.S.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorYangChunp

3、ingSeniorEngineerTongShehuaMay,2018I磁性生物纳米材料的合成及其对水中阿特拉津的去除摘要近年来，除草剂被广泛使用于农业害虫防治和杂草防除中，但除草剂也随之不可避免地流入地表水和地下水中。阿特拉津对水生动物、植物、两栖动物和包括人类在内的哺乳类动物带来不同程度的危害。随着纳米技术的进步，纳米材料也得到了高速发展，由于其具有许多优良的特性，目前已被广泛应用于许多领域。磁性纳米材料不仅具有纳米材料的优点，还具备独特的磁学特征。固定化技术由于可以保持细胞活性和重复利用等优点，同样受到许多学者的关注。本文主要研究了利用磁性酵母菌微生物复合纳米材料去除水溶液中的阿特拉津

4、，探究其去除机理，并研究了溶液pH、温度、初始浓度对去除效率的影响，利用相关理论分析其影响原理。本文先采用共沉淀法制备出经过环氧氯丙烷和壳聚糖改性的纳米四氧化三铁颗粒，并通过扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、磁滞回线、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）和比表面积分析（BET）等方法来分析其结构性质等。表征结果显示Fe3O4-ECH-CS纳米颗粒为平均直径约30纳米的类球形，并且环氧氯丙烷的交联作用使壳聚糖成功附着在Fe3O4颗粒表面，纳米颗粒的饱和磁化强度值为21.88emu/g，磁性纳米颗粒中同时存在铁离子和亚铁离子，在制备过程中四氧化三铁的晶

5、体结构并未受到影响，材料的热稳定性好，并且具有优良的比表面性能。本文采用包埋法制备了磁性酵母菌微生物复合纳米材料，并研究了此材料对阿特拉津去除的原理以及温度、pH、初始浓度等条件的影响。酵母菌对阿特拉津的去除实验结果表明灭活的酵母菌和活的酵母菌都能有效减少阿特拉津的浓度，灭活酵母菌对阿特拉津的去除率可达20%左右，这表明在反应过程中存在酵母菌对阿特拉津的吸附作用。在温度为25℃。pH为7，初始浓度为2mg/L时，去除效率可达最大值，约88%。当磁性生物纳米材料回收和重复利用两次时，其对阿特拉津的去除效率分别下降了12%和20%。通过实验研究，可知酵母菌以阿特拉津作为唯一碳源来维持自身的生长和

6、繁殖，并且磁性生物纳米材料对阿特拉津的去除过程中同时存在吸附和降解行为。关键词：阿特拉津；壳聚糖；包埋；微生物纳米颗粒；酵母菌II硕士学位论文AbstractAtpresent,pesticidesareusedextensivelyinagriculturalpestcontrolandweedremoval.Itisinevitablethatpesticidesflowintothesurfacewaterorgroundwater.Atrazinecanleadtodifferentdegreesofdamageonaquaticanimals,plants,amphibians,a

7、ndmammalsincludinghumans.Withtheadvancementofnanotechnology,nanomaterialshavealsobeendevelopedatahighspeed.Duetoitsmanyexcellentcharacteristics,nanomaterialshavebeenwidelyusedinmanyfields.Magneticnanomateri