【摘 要】
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水体消毒是保障水环境安全的重要过程。传统的消毒技术如氯气消毒法、过滤吸附法、臭氧消毒法等往往存在易产生过程副产物、不易储存和运输、消毒效果不高、持续性低等缺点,因此,绿色高效的水体消毒技术的开发亟待解决。近年来,作为一项绿色且可持续的技术,光催化在水体消杀应用的研究引起了国内外科研工作者的广泛兴趣。基于此,本论文旨在开发新型高效的光催化材料,并探究其对水体微生物的灭活性能及相关机理,主要涉及以下内
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水体消毒是保障水环境安全的重要过程。传统的消毒技术如氯气消毒法、过滤吸附法、臭氧消毒法等往往存在易产生过程副产物、不易储存和运输、消毒效果不高、持续性低等缺点,因此,绿色高效的水体消毒技术的开发亟待解决。近年来,作为一项绿色且可持续的技术,光催化在水体消杀应用的研究引起了国内外科研工作者的广泛兴趣。基于此,本论文旨在开发新型高效的光催化材料,并探究其对水体微生物的灭活性能及相关机理,主要涉及以下内容:（1）以钨酸钠为钨源,硝酸铋五水合物为铋源,硅钨酸为硅源,乙二醇作为介质,应用溶剂热法直接合成了WO3/BiOBr@Si复合纳米材料。相关表征结果表明,合成的WO3/BiOBr@Si呈现出纵横交错的花片球状,直径在1-3μm之间。电化学测试分析表明,与纯WO3、BiOBr、和WO3/BiOBr相比较,WO3/BiOBr@Si复合材料分离和运输光生电荷的能力得到明显地提高。在降解罗丹明B（Rh B）的实验中,WO3/BiOBr@Si复合材料在Si的负载含量为4.6 wt%时具有最佳的光催化活性,Rh B的降解率达98.7%,该过程与准一级动力学模型相符。重复实验验证得知,WO3/BiOBr@Si纳米材料对Rh B的降解效率依旧超过90%,即使在重复使用10次之后,材料可循环稳定使用。（2）以典型的革兰氏阴性菌——大肠杆菌E.coli为目标菌,探讨了WO3/BiOBr@Si对E.coli的可见光催化灭菌性能。因素优化实验结果显示,催化剂投加量为0.5 g/L,菌浓度为10~5 CFU/m L的条件下,经WO3/BiOBr@Si处理和可见光照射12 h后BiOBr@Si存活率仅达1.1log。杀菌过程中,主要的灭菌物种是h+和·OH。这些活性物质能够进攻细菌表面的组成成分（羰基、酯基和酰胺基等官能团）,导致细菌的表面结构被破坏,细胞膜损伤,胞内物质大量外泄,最终致使细菌失活。（3）以金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性菌,S.aureus）为目标菌,探讨了WO3/BiOBr@Si对S.aureus的可见光催化灭菌性能。因素优化实验结果显示,催化剂投加量为0.5 g/L,菌浓度为10~5 CFU/m L的条件下,经WO3/BiOBr@Si处理和可见光照射12 h后S.aureus存活率仅达1.2log。杀菌过程中,主要的灭菌物种是h+。这些氧化性物种能够与S.aureus表面官能团发生反应后,磷脂、蛋白质的羧基受到了破坏,阐明在革兰氏阳性菌的光催化反应体系中产生的ROS会先与细菌表面细胞壁反应继而灭活菌体。
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