碳納米管在十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液中的分散懸浮與團(tuán)聚研究.pdf

1、由于納米技術(shù)的快速發(fā)展和碳納米管(CarbonNanotubes，CNTs)的廣泛應(yīng)用，CNTs將不可避免的在生產(chǎn)、運輸、使用和處置過程中進(jìn)入到自然環(huán)境當(dāng)中。越來越多研究表明，CNTs對人體、植物、動物和其他生物體具有一定的生物毒性，會產(chǎn)生巨大的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險。除了生物毒性，CNTs在環(huán)境中的遷移擴散和轉(zhuǎn)化也是影響其環(huán)境風(fēng)險的重要方面。CNTs在自然水環(huán)境中的懸浮和團(tuán)聚行為決定著其遷移擴散的距離及環(huán)境影響的范圍。表面活性劑是CNTs工業(yè)應(yīng)

2、用中常選用的分散懸浮劑，也廣泛存在于自然環(huán)境中。因此，進(jìn)入到環(huán)境介質(zhì)中的CNTs會與自然水環(huán)境和土壤水層中廣泛存在著的表面活性劑相互作用，并可能在后者的輔助下而在水環(huán)境中懸浮起來，這一環(huán)境行為可能會加強兩者的生物毒性以及在水體和土壤的遷移能力，潛在巨大的生態(tài)風(fēng)險。本文以十二烷基苯磺酸鈉(sodiumdodecylbenzenesulfonate，SDBS)為表面活性劑代表，研究了超聲能量、CNTs理化性質(zhì)、表面活性劑濃度和離子強度對CN

3、Ts懸浮的影響，并在此基礎(chǔ)上探討了CNTs分散的機理和在環(huán)境中的懸浮團(tuán)聚行為，取得了一些有價值的研究成果:
　　 (1)發(fā)現(xiàn)在振蕩（模擬自然環(huán)境中水力攪動強度）條件下，單壁碳納米管并不能在SDBS溶液中分散。同時，離子強度對懸浮單壁碳納米管的團(tuán)聚作用與溶液中SDBS濃度有顯著相關(guān)性，即隨著SDBS濃度增加，團(tuán)聚SWNTs膠體的離子強度越大。因此，由于稀釋以及離子強度等因素的影響，一旦懸浮的單壁碳納米管被排放到自然水環(huán)境當(dāng)中，就會

4、逐漸失穩(wěn)、團(tuán)聚并沉淀下來。這些結(jié)果表明單壁碳納米管并不會在自然環(huán)境中大范圍大面積遷移擴散。探明分散劑和超聲對單壁碳納米管在水溶液分散都起著至關(guān)重要的作用，其分散機理如下:首先，在超聲能量的幫助下，單壁碳納米管大團(tuán)聚體被打斷并分散成小團(tuán)聚體;然后，SDBS為小團(tuán)聚體提供靜電斥力和空間位阻，阻止了它們再次團(tuán)聚，最終使得單壁碳納米管小團(tuán)聚體在溶液中穩(wěn)定懸浮。
　　 (2)發(fā)現(xiàn)SDBS溶液中CNTs的懸浮量與超聲能量有顯著的相關(guān)性，而不