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由工业发展带来的水体污染日益成为严重的环境威胁之一,水体中的污染物多种多样,包括微生物、金属离子、有机物、染料等。其中染料污染是一个严重的环境问题,因为染料污水量大、成分复杂、色泽深、毒性高。吸附法以其廉价和后处理简单的优势成为广泛采用的去除污染物的方法,因此设计吸附能力优异的新型吸附剂显得尤为重要。而微生物污染是另一个严峻的环境问题,多种细菌可引发各种感染性疾病,威胁到人类健康和经济发展。因此开发和应用高效广谱型的抗菌材料已成为科研及生产领域的热门课题之一。石墨烯,一种二维、单原子层厚度的碳材料,自被首次发现之后已被广泛研究报道。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一种重要衍生物,表面带大量含氧基团,如羟基、羧基和环氧基等。由于GO的这种结构特点,使其具有一些十分优异的性质。近年来,GO及多种GO的复合材料被研究应用为抗菌材料或吸附材料,然而性能更加优异的氧化石墨烯复合材料仍然亟待开发应用。本文从研究GO的性质入手,深入分析了GO的特征,进一步系统研究了GO的吸附和抗菌性能。基于GO的性质特点,用同样兼有吸附和抗菌性能的壳聚糖功能化GO,得到了具有优异的吸附性能和抗菌性能的双功能复合材料,同时针对材料回收困难的问题,引入了Fe3O4磁性纳米材料。从提高GO的抗菌性能的思路出发,用胍类高分子抗菌材料对GO进行功能化,获得了抗菌性能更加优异的复合材料。其次,从防止氧化石墨烯复合材料团聚的思路出发,分别用聚乙二醇(PEG)和壳聚糖进行修饰,获得了两种不易团聚,抗菌性能优异的氧化石墨烯复合材料。论文的主要研究内容如下:1.利用改良的Hummers方法制备了GO,并对其化学结构和形貌进行了表征。通过抗菌实验研究了接触时间和浓度对其抗菌性能的影响,结果表明:GO的抗菌活性在一定范围内随GO的浓度增加而增强,在浓度为2000μg/m L时,表现出最高效的抗菌活性;GO对E.coli和S.aureus的抑菌率随时间的增加而增加;实验进一步测定了GO对E.coli和S.aureus的最小抑菌浓度(MIC),结果显示go对e.coli的抗菌效果要优于s.aureus。通过染料吸附实验研究了go对亚甲基蓝(mb)和罗丹明b(rhb)的吸附性能,结果表明:go具有比传统吸附剂活性炭更加优异的吸附性能;go对mb和rhb的吸附与染料的初始浓度相关,在mb初始浓度为200mg/l和rhb初始浓度为300mg/l时,go的吸附容量较大;吸附动力学研究结果显示go的吸附行为符合准二级动力学模型。2.用磁性壳聚糖(mcs)对go功能化合成了go-mcs磁性复合材料,利用多种测试方法表征了其结构、形貌和性质。通过抗菌实验研究了go-mcs复合材料的抗菌性能,结果显示go-mcs复合材料对e.coli和s.aureus的抗菌活性高于单一组分go和mcs,展示出显著增强的抗菌性能。通过吸附实验研究了go-mcs复合材料的吸附性能,结果表明:go-mcs复合材料具有比go更加优异的吸附性能,对mb和rhb的吸附容量分别为258mg/g和153mg/g;go-mcs对mb和rhb吸附的最佳ph值在5附近;吸附动力学研究结果显示go-mcs的吸附行为符合准二级动力学模型,表明go-mcs对mb和rhb的吸附速率受化学吸附控制;磁性能测试结果显示go-mcs具有超顺磁性,使材料具有磁性可回收性。综上,go-mcs具有优异的吸附性能和抗菌活性,可作为一种多功能材料,既可以去除水体中的染料污染物,亦可以消灭其中的有害菌,兼具有较好的磁性可回收性。3.分别用聚乙二醇(peg)和聚六亚甲基盐酸胍(phgc)对go进行功能化,合成了go-peg-phgc复合材料,并对其结构、形貌和性质进行了表征。go-peg-phgc复合材料保持了go的片层结构,peg的引入避免了go-peg-phgc复合材料的团聚。通过抗菌实验研究了go-peg-phgc对e.coli和s.aureus两种菌的抗菌性能,结果表明分散性良好的go-peg-phgc比易团聚的go-phgc的抗菌活性更强。go-peg-phgc复合材料展示出显著增强的抗菌性能。4.用cs和phgc的复合物cs-phgc对go进行功能化,合成了go-cs-phgc复合材料,并利用多种测试方法表征了其结构、形貌和性质。go-cs-phgc保持了go的片层结构,cs的存在使go-cs-phgc复合材料不易团聚。通过抗菌实验研究了go-cs-phgc对e.coli和s.aureus两种菌的抗菌性能,抗菌实验结果显示go-cs-phgc具有较强的杀菌效力,并且go-cs-phgc的抗菌活性高于任何单一组分(GO、CS、PHGC或CS-PHGC)的抗菌活性,抗菌性能得到显著增强。实验进一步测定了GO-CS-PHGC的MIC值,GO-CS-PHGC复合材料对E.coli的MIC值为32μg/mL,明显低于GO与CS-PHGC混合物,以及GO、CS与PHGC混合物的MIC值,说明GO-CS-PHGC复合材料抗菌性能的增强不是各组分抗菌活性的简单叠加,而是各组分之间协同作用的结果。