【摘 要】
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随着工业化的发展,毒性大、难降解、易生物富集的重金属离子被排放至自然水体并引发严重的生态环境问题。吸附法因其通用性强、操作简便、成本低等特点成为去除重金属离子的有效方式。此外,光催化利用太阳光等作为驱动力将重金属离子还原,可作为吸附法的替代或补充应用于重金属离子污染的治理。然而,现有吸附材料存在吸附容量低、难分离等缺陷,光催化材料也存在光响应范围小、降解效果差等问题。本文以天然生物质牛血清白蛋白为
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随着工业化的发展,毒性大、难降解、易生物富集的重金属离子被排放至自然水体并引发严重的生态环境问题。吸附法因其通用性强、操作简便、成本低等特点成为去除重金属离子的有效方式。此外,光催化利用太阳光等作为驱动力将重金属离子还原,可作为吸附法的替代或补充应用于重金属离子污染的治理。然而,现有吸附材料存在吸附容量低、难分离等缺陷,光催化材料也存在光响应范围小、降解效果差等问题。本文以天然生物质牛血清白蛋白为原材料,通过支化聚乙烯亚胺功能化改性、溶剂热改性等方式制备吸附性能良好的气凝胶材料及光催化性能优异的氮掺杂碳量子点改性二氧化钛纳米粒子,实现了蛋白质基复合材料对水体重金属离子的去除。主要研究内容如下:（1）在牛血清白蛋白纤维化处理使活性位点暴露的基础上,引入多氨基结构,通过化学交联构筑超轻、易分离、稳定性好的牛血清白蛋白纳米纤维/支化聚乙烯亚胺气凝胶,进而实现水中Cu（Ⅱ）的高效吸附。气凝胶对Cu（Ⅱ）的最大吸附容量为82.7 mg/g,是纯蛋白质气凝胶的3.01倍。气凝胶对Cu（Ⅱ）的吸附行为符合拟二级动力学模型及Freundlich模型的描述,吸附机理的研究表明气凝胶对Cu（Ⅱ）的吸附受络合作用、静电作用与还原作用影响,该气凝胶也具备多种重金属离子和有机污染物吸附能力。支化聚乙烯亚胺的功能化改性,实现牛血清白蛋白纳米纤维气凝胶吸附性能和力学性能的改善,为水体Cu（Ⅱ）去除提供参考。（2）以牛血清白蛋白和钛酸四丁酯为原料,采用一步水热法合成光催化性能优异的N掺杂碳量子点/TiO2纳米粒子。N掺杂碳量子点/TiO2在模拟太阳光下对Cr（Ⅵ）,刚果红和大肠杆菌的去除效率都达99.9%以上。进一步以牛血清白蛋白纳米纤维为纳米粒子的支撑骨架制备了复合膜,复合膜对Cr（Ⅵ）还原效率也达99.9%以上且3次循环使用后仍保持初始效率的80%,表明复合膜具有良好的光催化性能和循环利用性。牛血清白蛋白发挥其作为生物质碳材料的潜力,有效提高了 TiO2的光催化还原Cr（Ⅵ）能力,还利用其纤维化纤维良好的机械性能构筑光催化复合膜,为光催化还原Cr（Ⅵ）的实际应用提供了有价值的参考。
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