天然有機(jī)質(zhì)的修飾對富勒烯納米顆粒(nC60)吸附性能影響的研究.pdf

1、隨著富勒烯材料C60的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用，環(huán)境中出現(xiàn)了大量能夠穩(wěn)定存在的膠體態(tài)富勒烯納米顆粒nC60，這種新型納米材料的環(huán)境意義也引起了廣泛的關(guān)注。nC60對疏水性有機(jī)污染物有很強(qiáng)的吸附親和力，同時由于自身具有良好的遷移能力，使得nC60將會對有機(jī)污染物的遷移和歸趨產(chǎn)生一定的影響。因此研究nC60與污染物之間的吸附規(guī)律對正確評估富勒烯的環(huán)境風(fēng)險是至關(guān)重要的。天然有機(jī)質(zhì)廣泛存在于水體環(huán)境中，進(jìn)入環(huán)境中的nC60將不可避免地與它發(fā)生作用，使得形成的

2、nC60理化性質(zhì)會有所不同，進(jìn)而影響對污染物的吸附性能。此外，由于富勒烯能夠通過不同的途徑、以不同的方式進(jìn)入環(huán)境，每種方式形成的nC60的性質(zhì)也不盡相同。因此為了評估真實(shí)環(huán)境中nC60的環(huán)境風(fēng)險，本論文在總結(jié)了nC60吸附有機(jī)污染物的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，考察比較了不同制備方法的nC60經(jīng)過天然有機(jī)質(zhì)修飾后的吸附能力的變化。
　　 本文選取三種不同方法制備的nC60作為吸附劑，模擬了通過不同方式進(jìn)入到環(huán)境中的nC60，三種方法分別為

3、直接超聲法(SON)、甲苯超聲法(TOL)及四氫呋喃旋蒸發(fā)(THF);此外選擇了兩種天然有機(jī)質(zhì)的修飾方式，模擬了真實(shí)環(huán)境中nC60與天然有機(jī)質(zhì)的作用方式，分別為制備過程中加入天然有機(jī)質(zhì)(/HA)和制備完成后加入天然有機(jī)質(zhì)(+HA)。以疏水性有機(jī)化合物1，2，4，5-四氯苯作為目標(biāo)污染物，通過批量吸附實(shí)驗(yàn)，研究污染物在不同膠體懸浮液上的吸附行為。采用Freundlich模型對吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行量化擬合，并通過對比不同nC60的吸附行為特征，

4、深入探討天然有機(jī)質(zhì)對nC60吸附的影響機(jī)理。吸附實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，三種不同方法制備的nC60間吸附性能有很大區(qū)別。此外，三種方法制備的nC60經(jīng)過天然有機(jī)質(zhì)的修飾后，吸附性能都發(fā)生了相應(yīng)的改變，且對于不同的方法改變的趨勢并不完全相同。直接超聲法的三種吸附劑的吸附能力強(qiáng)弱順序?yàn)?SON-nC60/HA＞SON-nC60+HA＞ SON-nC60，先加入的HA使形成的膠體顆粒變小，增大了比表面積，導(dǎo)致吸附能力增強(qiáng)。而后加入HA使吸附增強(qiáng)是由

5、于使nC60暴露出更多的顆粒間孔隙導(dǎo)致的。甲苯超聲法中，天然有機(jī)質(zhì)的不同修飾方式，對膠體懸浮液吸附性能的改變趨勢是截然相反的，順序如下:TOL-nC60/HA＞TOL-nC60＞TOL-nC60+HA。先加入的HA可以增加膠體顆粒的孔結(jié)構(gòu)和孔隙度，從而促進(jìn)了對污染物的吸附。而在膠體形成之后再加入的HA分子只能覆蓋(coating)在膠體表面，不僅占用了吸附點(diǎn)位，還能夠阻止污染物進(jìn)入到聚集體的孔結(jié)構(gòu)中去，因此抑制了污染物在膠體吸附劑上的吸

6、附。而對于四氫呋喃旋蒸法，兩種HA的修飾方式對THF-nC60吸附的影響均為抑制，具體順序?yàn)?THF-nC60＞THF-nC60+HA＞THF-nC60/HA。由于THF方法制備的nC60膠體顆粒分散均勻程度較高，天然有機(jī)質(zhì)的先后加入都只能覆蓋在nC60膠體顆粒的表面，不會對其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而抑制了污染物在膠體表面的吸附。而制備過程中加入的HA與nC60膠體作用更加充分，抑制程度更大。本文采用了微損耗固相微萃取平衡取樣法，對膠體態(tài)吸