納米二氧化錳吸附重金屬銅、鎘離子特性及安全性評(píng)價(jià).pdf

1、在我國(guó)很多地區(qū)，土壤銅、鎘污染問(wèn)題已越來(lái)越嚴(yán)重，治理銅、鎘污染已成為保護(hù)糧食質(zhì)量安全、保證人類(lèi)健康的關(guān)鍵問(wèn)題。本研究以高錳酸鉀和無(wú)水乙醇為原料，通過(guò)水-有機(jī)兩相法制備納米二氧化錳。探討了二氧化錳材料對(duì)水溶液中的銅、鎘的吸附去除機(jī)制；在此基礎(chǔ)上，利用粒徑相似且生物相容性較好的納米羥基磷灰石作為對(duì)比，進(jìn)行水稻水培、蚯蚓試驗(yàn)，從植物和土壤動(dòng)物的角度，評(píng)價(jià)納米二氧化錳的生物安全性。以期為環(huán)境Cu2+、Cd2+污染治理提供的數(shù)據(jù)支持，為拓展納米二

2、氧化錳及其相關(guān)產(chǎn)品修復(fù)銅、鎘污染水或土壤環(huán)境及其合理使用提供理論上的依據(jù)。主要研究成果如下：
　?。?）制備了吸附性能較好的納米二氧化錳（nMnO2）吸附材料
　　水-有機(jī)兩相法制備的納米二氧化錳比表面積為141.66 m2/g；nMnO2對(duì)Cu2+和Cd2+的吸附分別在500和225 min達(dá)到平衡，吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型（R2Cu=0.99；R2Cd=0.98）與Elovich模型（R2Cu=0.91；R2Cd=0

3、.93）。Elovich擬合結(jié)果顯示，nMnO2對(duì)Cd2+的吸附速率要高于Cu2+。通過(guò)Langmuir方程對(duì)其吸附過(guò)程進(jìn)行擬合，其對(duì)Cu2+和Cd2+的最大吸附量分別為104.5（R2Cu=0.98）和89.1 mg/g（R2Cd=0.94）；熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度升高有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行；nMnO2對(duì)Cu2+和Cd2+的吸附在較高pH下效果較好。這種納米二氧化錳每吸附1mol的銅離子需要35.8元，而每吸附1mol的鎘離子需要73

4、.8元，具有較佳的性?xún)r(jià)比。納米二氧化錳材料對(duì)環(huán)境中的Cu2+、Cd2+具有良好的吸附效果。
　?。?）納米二氧化錳負(fù)載銅離子和鎘離子之后進(jìn)入水稻幼苗植株之前不會(huì)釋放重金屬離子，明顯減輕了銅鎘對(duì)于水稻幼苗的生物量的影響，但是造成了更加嚴(yán)重的氧化應(yīng)激反應(yīng)。
　　以納米羥基磷灰石為參照，研究納米二氧化錳納米顆粒復(fù)合銅、鎘對(duì)水稻幼苗的毒害作用。透射電子顯微鏡觀察證實(shí)了納米顆粒在水稻幼苗中的存在；小直徑納米顆粒對(duì)水稻幼苗的傷害更大，納

5、米二氧化錳降低了水稻幼苗對(duì)重金屬的積累，其中分蘗節(jié)中重金屬含量最高，同時(shí)促進(jìn)植株根系總長(zhǎng)和總表面積。但是nMnO2引起強(qiáng)烈的氧化應(yīng)激反應(yīng)。通過(guò)非損傷微測(cè)技術(shù)，證明了在納米顆粒復(fù)合重金屬后，銅、鎘并非以離子態(tài)轉(zhuǎn)移入植株體內(nèi)。
　?。?）納米二氧化錳增強(qiáng)了鎘對(duì)赤子愛(ài)勝蚓的急性毒性
　　本實(shí)驗(yàn)采用了比較高的劑量，以研究蚯蚓在納米顆粒復(fù)合重金屬的直接暴露下的急性毒性效應(yīng)。結(jié)果表明，本材料雖然能夠顯著降低蚯蚓對(duì)Cd的積累量，但是能夠極