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多糖/蛋白质调控纳米铁矿物生物矿化作用机理研究
中文名称: 多糖/蛋白质调控纳米铁矿物生物矿化作用机理研究
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论文编号: 3455420收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Study on the Effect of Polysaccharide and Protein Modulating the Biomineralization of Iron Minerals
学位类型: 硕士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 环境工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: 生物矿化 氢氧化铁凝胶 相变 多糖 蛋白质 生物多糖 矿化结晶
简介目录: 点击此处 免费索取本论文简介和目录>>
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论文简介:本文介绍了以葡聚糖、壳聚糖、羧甲基壳聚糖、明胶四种生物大分子为有机基质,在常温中性条件下进行模拟铁生物矿化实验。目的是研究生物多糖和蛋白质对氢氧化铁凝胶矿化行为的调控作用及其机理,结果表明生物多糖和蛋白质通过选择成核和相变的机制控制矿化产物的晶体类型、形貌、性质及生长方式等。不同多糖和蛋白质具有不同活性功能团,能够作为成核位点吸引Fe(Ⅲ)与之发生配位作用而在有机质自组装形成的分子结构中成核结晶,并有一定的取向生长。多糖和蛋白质的分子结构及其性质在矿化过程中发挥了至关重要的作用。此外矿化体系的pH、碱度、陈化温度和陈化时间等都能影响氢氧化铁凝胶的矿化行为。阴离子不同并未造成矿化进程的差异,但所形成的矿化产物形貌有所不同。葡聚糖容易吸附到铁氧化物表面,对晶核有包裹作用,阻碍了晶核的自由扩散和生长,形成纳米级的β-FeOOH和α-Fe2O3。β-FeOOH是Fe(OH)3转化为α-Fe2O3的中间过渡相。矿化早期阶段相变是通过溶解-再结晶的方式进行。在一定范围内(小于2wt﹪),葡聚糖浓度增大有利于晶体生长。 壳聚糖能调控氢氧化铁凝胶矿化形成纳米级β-FeOOH,成核结晶发生在多糖的链上,向两侧生长,构成一定规则的生长排列。壳聚糖浓度不同结晶形态发生变化,浓度过高会抑制晶体成核生长。 羧甲基壳聚糖矿化体系中早期形成α-FeOOH,随着陈化时间的延续,α-FeOOH逐渐减少,最后形成α-Fe2O3。期间存在一个由α-FeOOH向α-Fe2O3转化的相变过程。实验方法不同,羧甲基壳聚糖与Fe(Ⅲ)的作用方式不同。在明胶浓度较低的范围内(小于1wt﹪),明胶浓度增大有利于晶体生长形成α-FeOOH。晶体生长有取向性排列,其表面吸附有明胶分子。明胶和葡聚糖等量混合有机质在矿化过程中起主要作用的是葡聚糖,这与葡聚糖的亲水性有关。 在球衣菌模拟矿化实验中,在球衣菌的胞内胞外均有铁的生物矿化现象发生,铁矿物的晶体类型、形貌与纯葡聚糖的模拟矿化实验相似,这进一步说明了多糖和蛋白质对铁生物矿化具有调控作用。这为深入了解自然界生物矿化作用机理提供了重要的理论依据,并为开展铁的生物矿化材料在环境污染修复中的应用提供理论指导。
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