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

1、21世紀(jì)以來，經(jīng)濟的發(fā)展使人們生活水平有了很大進步，各種企業(yè)、工廠的發(fā)展加劇了對環(huán)境的污染，而環(huán)境污染又直接影響國民身體健康。我國人口增長過快，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，我國淡水資源又非常短缺，這無疑給國家發(fā)展和人民飲水帶來了嚴重的負擔(dān)。污水質(zhì)量檢測、飲用水質(zhì)量檢測成為科學(xué)研究的目標(biāo)。有效合理的對污水進行凈化處理成為環(huán)境工作者研究的熱點。
　　因納米零價鐵粒徑小，還原電位低，表面積大等優(yōu)點在水環(huán)境污

2、染處理中取得了廣泛運用。本文研究了納米零價鐵Fe@Fe2O3對兩種細菌即大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的制毒效應(yīng)和殺菌機理。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對兩種細菌進行處理，經(jīng)不同時間處理后，利用固體平板計數(shù)的方法記錄兩種細菌的存活數(shù)量。其次，通過活性氧物種捕獲實驗，驗證了體系中起殺菌作用的主要活性氧物種為H2O2;通過外加H2O2的方法

3、進一步探究殺滅金黃色葡萄球菌所需活性氧物種H2O2的濃度;并對經(jīng)過鐵納米線Fe@Fe2O3處理的兩種細菌分別進行了SEM表征，進一步研究經(jīng)不同時間處理后兩種細菌形貌變化情況，我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)相同濃度零價納米鐵Fe@Fe2O3處理后，大腸桿菌形貌有明顯變化。最后，對經(jīng)鐵納米線Fe@Fe2O3處理過的兩種細菌進行了DNA提取實驗，進一步確認處理后兩種細菌DNA鏈的完整性。實驗結(jié)果表明:金黃色葡萄球菌生長對鐵納米線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，通過測定不

5、同時間段鐵還原菌/鐵氧化物/有機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，并且對反應(yīng)后的鐵氧化物固體進行了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)