天然生物质秸秆炭载银抑菌复合材料的制备及在饮用水中应用研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eworld5008
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
饮用水中微生物污染正在被越来越多的人关注,对水体进行抑菌处理成为其中最重要的环节。目前,在饮用水处理中的滤芯材料多以活性炭、沸石和树脂等吸附材料为主,往往忽视了微生物的抑制。水是常见微生物病原体的滋生地,在潮湿的环境中,材料表面很容易滋生细菌。如果终端饮用水设备消毒不彻底,可能会导致一些致病微生物的生长,这些致病微生物可引起人体肠道感染。在本次论文工作中,制备了几种抑菌复合材料(载银生物炭、壳聚糖/载银生物炭粉末复合材料、聚乙烯醇/载银生物炭颗粒复合材料、聚乙烯醇/细菌纤维素/载银生物炭膜复合材料),用于终端饮用水处理装置。研究了复合材料对水体中常见的微生物(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)的抑制情况。同时也对复合材料可能的抑菌机理进行了探讨。本论文主要内容概括如下:(1)首先,以陕西地区常见的玉米秸秆为载体,通过浸渍硝酸银后,再进行氮气气氛下的高温碳化还原,制备了载银生物炭(C-Ag)。研究了不同碳化温度对载银生物炭抑菌效果的影响,确定了最优的碳化温度。对制备的载银生物炭进行红外光谱和X射线衍射表征分析,同时也对制备的载银生物炭进行扫描电镜分析。(2)通过溶胶凝胶法制备了壳聚糖/载银生物炭(CTS/C-Ag)抑菌复合材料。研究了其对饮用水中常见微生物(大肠杆菌)的抑菌效果,结果表明壳聚糖/载银生物炭复合材料在实际水体中有很好的抑菌作用。应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重差热分析(TG-DSC)和BET比表面积分析,对壳聚糖/载银生物炭复合材料的表面形貌、结构及稳定性等进行表征。结果表明壳聚糖在载银生物炭表面包覆薄薄的一层,银颗粒粒径大小在50 nm左右,并且均匀的分散在复合材料中,壳聚糖复合材料在水中有很好的稳定性。BET比表面积分析测试表明吸附总孔隙体积减小,主要是由于生物炭表面包覆了壳聚糖,导致比表面积减小,吸附能力降低,进一步说明壳聚糖/载银生物炭复合材料已经合成。(3)利用溶胶凝胶法制备了聚乙烯醇/载银生物炭(PVA/C-Ag)颗粒复合材料。并研究了交联剂硼酸的用量,及碳酸钠的质量分数对成球性能的影响。针对复合材料的最优添加剂量和时间,及抑菌持久性和重复利用性进行了研究,发现聚乙烯醇/载银生物炭复合材料有很好的抑菌持久性和重复利用性。应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、热重和差热分析(TG-DSC)进行表征。结果表明,聚乙烯醇/载银生物炭颗粒复合材料有好的稳定性,并且其断面中存在着大量的孔道结构,孔隙在微米左右,进一步说明了碳酸钙造孔后,改善了小球的内部结构。通过实际应用抑菌测试后,聚乙烯醇/载银生物炭颗粒复合材料有很好的抑菌效果,能够有效的去除水体中常见的微生物(大肠杆菌),同时对水体中常见的一些金属离子(Pb2+和Cu2+)有一定的吸附能力。(4)使用溶胶凝胶法制备了聚乙烯醇/细菌纤维素/载银生物炭(PVA/BC/C-Ag)膜复合材料。细菌纤维素的加入,提高了聚乙烯醇膜的力学性能。研究了不同配比下复合材料溶胀率的大小,并测试了聚乙烯醇/细菌纤维素/载银生物炭膜的水通量。测试了复合材料膜的抑菌性能。应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR),热重和差热分析(TG-DSC)进行表征。结果表明,载银生物炭较为均匀的镶嵌在膜的内部或表面,复合材料在水体中有较高的稳定性。
其他文献
混凝土材料是当今用量最大,应用范围最广的工程材料,然而大量的钢筋混凝土结构未达到设计寿命便已经失效。耐久性不足是结构失效的重要原因,而钢筋锈蚀是引起混凝土结构耐久性不足的主要原因之一。因此,建立合理的钢筋开始锈蚀条件是混凝土结构耐久性评估与寿命预测的关键问题之一。在一般大气环境下,混凝土碳化是导致钢筋锈蚀的主要原因。本文从钢筋锈蚀的机理出发,立足于服役数十年的钢筋混凝土结构耐久性测试结果,分别从宏
利用大数据解决交通问题已成为智能交通研究领域至关重要的研究任务之一。作为智能交通系统重要组成部分的智能公交系统(Advanced Public Transportation System,APTS),不但能够提供公交系统的控制管理服务,还可以产生并记录大量公交乘客出行信息数据,此特点为下车站点判断方法的研究提供了可靠的数据支持。鉴于我国绝大部分城市公交系统为一票制线路,其并不能直接得到各个乘客的下
作为钢筋混凝土(RC)剪力墙结构的主要抗侧力构件,RC剪力墙因具有良好的抗震性能,在多、高、超高层建筑及核电站中得到广泛应用。然而,位于我国内陆的RC剪力墙不仅长期面临地震灾害的威胁,还同时遭受一般大气环境侵蚀作用影响,导致其内部钢筋发生不同程度的锈蚀,会造成钢筋有效截面面积减小和钢筋力学性能的退化,从而削弱其抗震性能。抗震性能的准确评估是降低地震灾害风险、减少地震人员伤亡和财产损失的基础,但目前
薄壁圆柱壳是一种重量较轻且刚度较大的承重结构,在土木工程、船舶与海洋工程等领域中得到了广泛的应用。在工程实际应用中,有时需要在壳体结构上开各种形状的孔,由于孔洞存在,壳体的截面尺寸受到了削弱,结构几何连续性遭到破坏,在承受外部载荷作用时,孔口附近区域的薄膜应力将大幅度增加。本文采用数值模拟分析的方法研究轴压荷载下矩形开孔圆柱壳屈曲性能及补强措施,主要工作及结论如下:(1)对圆柱壳进行特征值屈曲分析
砌体结构在我国历史悠久且应用广泛。蒸压加气混凝土砌块作为一种新型的砌体材料,具有施工方便和节约能源等优势,但是其强度低,结构的整体性差,抗震性能较差,尤其农村地区的蒸压加气混凝土砌块承重结构大多没有抗震构造措施,在地震中极易破坏甚至倒塌,造成重大经济损失与人员伤亡。因此研究经济有效的加固方法对于蒸压加气混凝土砌块承重结构具有重要的意义。高延性混凝土(High Ductile concrete,简称
渗透水压作用下灰岩受力会引起孔隙分布、结构强度、声发射、红外辐射及温度等变化并显著影响其工程应用;同时,高水压环境中灰岩力学特性与损伤失稳预测一直都是重难点问题。本文借用多种监测仪器采集灰岩上述特征参数,着眼于高压渗透水环境下灰岩破坏机理与预测,综合分析获得的多种信息,并研究了渗透水作用下灰岩细观结构变化对其宏观力学特性的影响;进而对灰岩破坏机理进一步分析,建立并验证了考虑渗透水压影响的灰岩损伤演
沉井因具有不必大面积开挖、占地面积小、施工方便的特点,在市政交通领域尤其是顶管隧道工程中有着广泛的应用。随着城市更新发展及大型工程的需要,沉井一方面逐渐朝着大深度、大直径方向发展;另一方面由过去的单个沉井逐渐向近距离内双沉井、三沉井甚至多沉井方向发展。但现阶段关于超深双沉井、多沉井下沉阶段井壁与土体间摩阻力的分布规律;双沉井、多沉井间下沉相互影响机理、协调下沉技术措施的研究相对较少。有鉴于此,本文
近年来伴随着煤炭生产高效、清洁的发展趋势,选煤技术飞速发展,全国涌现出了一大批筛分破碎车间。筛分破碎车间作为煤炭生产流程中至关重要的一环,在完成物料筛分、破碎的同时还兼具接受物料、分类运输的转运功能,对工业生产效率的提高起到至关重要的作用。筛分破碎车间层高较大,楼板布置较少且有大面积开洞,结构整体刚度较弱,因此在筛分机、破碎机等动力仪器的干扰下,也会持续受到异常振动,这无疑给厂房带来了巨大的负担,
钢板剪力墙是抗震性能优越的双重抗侧力体系,在高层建筑中的应用越来越广泛,我国作为地震多发国家,震损钢板剪力墙修复具有重要的现实意义和广阔的发展前景,目前国内外学者对震损钢板墙修复方式的研究较少,不能满足工程实际的需要,基于这一现实情况,本文采用非线性有限元方法对该研究进行了探索。本文在斜肋修复钢板墙的基础上进行改进,提出斜多肋修复方法。采用数值模拟的方式,利用ABAQUS 6.14建立两组1:3比
现代工业的快速发展使得大气中酸性环境的恶化程度在不断加剧,致使岩石及混凝土类材料在其服役过程中遭受了不同程度的腐蚀破坏,引发了不良的工程效应。岩石腐蚀过程中溶质运移产生的环境工程危害,已成为岩石领域的热点研究问题。本文采用室内长期加速腐蚀试验,对p H=1和p H=3的盐酸和硫酸(HCl和H2SO4)腐蚀下的砂岩进行了物理、化学及力学性质的对比分析。基于单轴压缩试验,引入化学损伤变量,建立受酸腐蚀