茶多酚还原氧化石墨烯-氧化锌复合物的重金属离子吸附及抗菌性能研究
会议名称：《第十二次全国口腔材料学术会第五届口腔材料专委会换届会议》
会议日期：2017年
学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学]
摘 要：目的:采用水浴法合成茶多酚功能化的还原氧化石墨烯-氧化锌(TPG/ZnO)复合物,并研究其重金属离子吸附及抗菌性能。方法:1、采用茶多酚作为还原剂,将茶多酚与氧化石墨烯置于高温高压反应釜中,80℃下反应8h,合成TPG。2、将溶于乙醇的醋酸锌与TPG超声混匀后,置于反应釜中,110℃下反应5h,合成TPG/ZnO复合物。3、采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察TPG/ZnO复合物和氧化锌(ZnO)表面形态,X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱学(FTIR)、氮气吸附、拉曼光谱仪和光电子能谱(EDX)分析复合物及ZnO的化学结构及组成。4、研究TPG/ZnO复合物和ZnO对铅离子、铜离子、铬离子和镍离子的选择性吸附,以及pH、时间、初始浓度及复合物质量对重金属吸附的影响,通过测定反应后上清液中重金属离子的剩余含量,利用公式1和2计算TPG/ZnO复合物和ZnO对重金属离子的吸附能力(q)和吸附效率(E)。q=((c-c)V)/m(1)E=(c-c)/m×100%(2)(C和C分别代表初始和平衡浓度)5、研究TPG/ZnO复合物和ZnO的抗菌性能,将复合材料与口腔链球菌兼性厌氧条件下过夜培养,进行菌落形成计数(CFU)。在复合材料表面进行生物膜培养,并用扫描电镜和共聚焦激光显微镜观察生物膜中的细菌量。结果:TPG/ZnO复合材料和ZnO对铅离子均具有选择性吸收作用,且复合物的吸附效率高于纯ZnO。吸附效率在pH为6时达到最高,根据Langmuir吸附模型计算复合物最大吸附容量高达1.746×10mg/g,均复合Langmuir和Freundlich吸附等温线模型(R均大于0.99),说明在TPG/ZnO复合材料和ZnO表面发生了单层吸附和多相吸附,且在60分钟达到吸附平衡,复合二级动力学模型。此外,TPG/ZnO复合材料均表现出了较强的抗菌作用,且复合物的抗菌作用强于纯ZnO。CFU结果显示复合物在4mg/mL时能抑制99.99%细菌的生长,而ZnO在该浓度时,只能抑制93.53±2.67%的细菌生长。同时,SEM及CLSM结果均显示实验组中生物膜的形成量远小于对照组。结论:TPG/ZnO复合材料兼具重金属离子吸附和抗菌性能,是一种理想的污水处理材料。