随着人类生活环境条件的改善和提高,人类对自然水质的健康要求也越来越高。而工业技术高速发展,使得水环境的污染问题愈发严重,人类与自然环境之间的矛盾亟需彻底解决。氯酚(CPs)是一类毒性大且又难以再自然环境中被降解的有机污染物,来源于染料、有机的农药、防腐剂以及有机消毒剂等,由于其不易被生物降解,一旦氯酚进入生物体内会持续累积下来,即使体内的氯酚含量极低,对生命体依旧造成巨大危害。由于氯酚污染物在水环境中分布较广,且含量较低,当前对实际水环境中的氯酚的治理比较困难。本研究论文针对自然水体中氯酚的污染,设计了一种仿生原细胞体系,通过选择性富集水环境中的氯酚,并结合光催化的方法对富集相中的氯酚进行降解,实现了水环境中氯酚类有害物质的富集和去除。课题的主要研究内容如下:1.羟基磷灰石纳米材料自组装原细胞及其对氯酚的富集以细胞生物学中细胞膜的选择透过性为理念,设计了一种以无机纳米材料为膜材,以有机相溶液为芯材的仿生细胞——原细胞。将表面活性剂作为改性材料,结合水热法使得羟基磷灰石纳米材料表面具备既亲水又亲油的性能(又称两亲性),这种性能使其能在油水界面处形成稳定而致密的水包油(O/W)结构。利用这种特殊的无机纳米膜结构,实现水相中氯酚类物质向有机相溶液中稳定并快速转移的效果,即有机污染物的富集。另外,通过改变水相条件,如pH值、离子浓度、腐殖质等,探究不同水相条件对原细胞体系的富集效果的影响。2.Pd负载二氧化钛纳米材料自组装原细胞及其光催化降解氯酚为了进一步处理被原细胞体系富集到有机相中的氯酚类污染物,我们选择了光催化方法进行原位降解氯酚。由于自组装原细胞的膜材除了羟基磷灰石外,二氧化钛、二氧化硅也是较好的生物载体材料。相较于二氧化硅和羟基磷灰石,二氧化钛在光催化领域表现出较好的催化性能,因此被选择为组装原细胞的膜材。为了实现较好的光催化降解性能,一般建议用被称为贵金属的Pd负载材料来加大二氧化钛的能隙带,进而大大提高了二氧化钛的催化活性。首先,对二氧化钛颗粒进行表面改性使其具有两亲性,并自组装形成原细胞体系对氯酚进行富集,通过紫外光照将富集在有机相中的氯酚进行原位降解,实现氯酚从富集到降解的连续过程,并探究了不同水环境条件(pH值、离子浓度、腐殖质)下对氯酚的处理效果。3.原细胞体系在实际水体中的应用为了证明原细胞体系在实际水体中的应用效果,我们采集了两种类型的实际水体进行研究,分别为:天然的实际水体(长江水)和生活污水(二沉池水)。以这两种实际水样为水相,以第一章中富集效果最佳的正己醇为有机相,分别以羟基磷灰石和二氧化钛为膜材组装的原细胞来探究该体系对氯酚的富集及降解效果,证实原细胞体系在实际水体中应用的可行性。