石墨烯對生物還原水鐵礦的影響及biO-MRGO吸附性能研究.pdf

1、鐵氧化物礦物廣泛存在于自然界中，可以作為異化鐵還原菌厭氧呼吸的電子受體，經生物還原形成次生礦物。石墨烯是一種由碳原子sp2雜化軌道組成的單層二維蜂窩狀晶格結構的納米材料，因其獨特的物理化學性質近年來引起人們濃厚的興趣。本論文首先圍繞石墨烯存在條件下，生物還原水鐵礦的速率、程度、還原產物的形貌與組成，以及生物對水鐵礦與硝基苯的共還原作用開展研究。而后考察了生物還原石墨烯氧化物與水鐵礦所產生的磁性石墨烯材料(bio-MRGO)對有機染料的吸

2、附性能。
　　研究發(fā)現(xiàn)，加入低于1 mg/L的還原氧化石墨烯(rGO)可以促進奧奈達希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1對水鐵礦的還原，而加入1-100 mg/L的rGO則抑制水鐵礦的生物還原。其他種類石墨烯材料（氮摻雜石墨烯、負載納米金石墨烯和氨基-甲?；溥蛐揎検R-1還原水鐵礦也有類似的影響。分別以陸相來源的Elliott土壤腐殖酸(ESHA)和水相來源的Suwanee河流腐殖酸(SRHA)

3、作為代表性天然有機質，考察其與rGO共存條件下MR-1對水鐵礦的還原作用。結果表明，體系中無rGO及rGO濃度為0.5 mg/L的條件下，ESHA的存在抑制水鐵礦的還原，而SRHA的存在促進MR-1對水鐵礦的還原;而當rGO的濃度為50 mg/L時，水鐵礦的還原都受到抑制。以核黃素和黃素單核苷酸作為代表性細菌自分泌有機質，考察其與rGO共存條件下，MR-1對水鐵礦的還原作用。結果表明，0.5 mg/L的rGO與黃素協(xié)同促進水鐵礦的還原;

4、50 mg/L的rGO依然會抑制水鐵礦的還原?？疾煸趓GO與硝基苯共存條件下，MR-1對二者的共還原作用。結果表明，MR-1還原水鐵礦生成吸附態(tài)Fe(Ⅱ)越多，硝基苯的還原效果越好。利用XRD分析發(fā)現(xiàn)MR-1還原水鐵礦的產物主要是磁鐵礦;當rGO促進水鐵礦還原時，還原5d后產物主要是磁鐵礦;而當rGO抑制水鐵礦還原時，還原5d后產物主要是針鐵礦，但還原30d后，針鐵礦轉變?yōu)榇盆F礦。
　　利用MR-1細胞先后還原石墨烯氧化物(GO)

5、和水鐵礦，制備磁性石墨烯納米復合材料(bio-MRGO)。通過透射電鏡、X射線衍射光譜、傅里葉紅外光譜、X射線光電子能譜和振動樣品強磁計等儀器對還原產物進行表征分析，證明生物合成了磁性石墨烯復合材料(bio-MRGO)。吸附實驗研究發(fā)現(xiàn)，bio-MRGO對亞甲基藍、孔雀綠和結晶紫等染料的最大吸附去除率可分別達到99.6％、70.7％和91.9％。其中bio-MRGO吸附亞甲基藍染料符合朗格繆爾吸附等溫線和二級吸附動力學模型。該吸附過程是