碳納米管在十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)溶液中的分散懸浮與團聚研究.pdf

1、由于納米技術的快速發(fā)展和碳納米管(CarbonNanotubes，CNTs)的廣泛應用，CNTs將不可避免的在生產、運輸、使用和處置過程中進入到自然環(huán)境當中。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，會產生巨大的環(huán)境生態(tài)風險。除了生物毒性，CNTs在環(huán)境中的遷移擴散和轉化也是影響其環(huán)境風險的重要方面。CNTs在自然水環(huán)境中的懸浮和團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

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，進入到環(huán)境介質中的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、表面活性劑濃度和離子強度對CN

3、Ts懸浮的影響，并在此基礎上探討了CNTs分散的機理和在環(huán)境中的懸浮團聚行為，取得了一些有價值的研究成果:
　　 (1)發(fā)現在振蕩（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聚作用與溶液中SDBS濃度有顯著相關性，即隨著SDBS濃度增加，團聚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)境當中，就會

4、逐漸失穩(wěn)、團聚并沉淀下來。這些結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，單壁碳納米管大團聚體被打斷并分散成小團聚體;然后，SDBS為小團聚體提供靜電斥力和空間位阻，阻止了它們再次團聚，最終使得單壁碳納米管小團聚體在溶液中穩(wěn)定懸浮。
　　 (2)發(fā)現SDBS溶液中CNTs的懸浮量與超聲能量有顯著的相關性，而不