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作者：

吴其圣

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摘要：

纳米材料正在成为现在一种理想的当前和潜在的工业应用材料,它们被使用在经济生活的各方面.随着这种材料的持续需求和含这种材料产品的增加,纳米颗粒释放到环境中是不可避免的,很有可能导致人在其中的暴露.纳米TiO_2具有十分宝贵的光学性质,在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景.纳米TiO_2还具有很高的化学稳定性,热稳定性,无毒性,超亲水性,且完全可以与食品接触,所以被广泛应用.由于其广泛大量使用,且其小的颗粒,高的反应性,极有可能进入环境中,对这种材料的迁移和滞留环境危害的评估和研究是十分必要的. 本文把纳米TiO_2作为一种污染物的来考察,对其在水环境中存在状态进行了表征,建立了环境样品中纳米TiO_2测定方法,研究了TiO_2在不同水环境条件下(pH,离子强度,腐植酸)的分散与沉降;并研究了不同粒径的二氧化钛以及不同粒径的二氧化钛与腐植酸(HA)的复合物对HOCs类有机物菲的吸附.初步揭示了纳米TiO_2在水环境行为及归宿,以及不同粒径TiO_2对其它污染物吸附的机理,论文主要的研究内容及结论包括: 建立了在不同环境条件下水溶液中的纳米二氧化钛的测定方法,由于纳米二氧化钛对光的吸收作用,根据朗伯一比尔定律,据此建立了利用分光光度计来测定水中纳米TiO_2的简便方法.在排除HA对光的吸收作用后,选择508nm作为吸收波长,并在不同水环境条件下进行测定均有较好相关性.检测的灵敏度为0.0210-3mg/ml. 研究了在不同水环境条件下纳米二氧化钛的分散与沉降.由于纳米颗粒粒径小,比表面积大,纳米颗粒在水体中为热力学不稳定体系,加上颗粒之间范德华力的作用,颗粒之间容易聚集形成大颗粒.pH,离子强度以及HA等通过影响纳米颗粒表面电位,改变了纳米颗粒在水体中分散性进而对颗粒之间的聚集产生影响,影响了纳米颗粒在水体中的沉降,也就改变了纳米颗粒在水体中的环境行为.结合DLVO理论分析可以发现,在不同离子强度以及HA浓度下,纳米颗粒之间的相互作用能也相应的发生了改变.通过考察不同来源HA对纳米颗粒在水体中沉降可以发现,由于不同来源的HA的官能团结构的不同,导致了纳米颗粒在水体中沉降存在着差异. 研究了不同粒径二氧化钛以及不同粒径二氧化钛与HA的复合物对菲的吸附.由于菲为疏水性有机物,二氧化钛对菲的吸附作用很小,二氧化钛对菲的吸附Kd随着粒径的增加是减少的,但是由于纳米颗粒比表面积较大,容易聚集以及其表面吸附水层较厚,导致单位比表面积上吸附菲的量较少;由于二氧化钛等颗粒物进入环境中并不是单纯以纯物质的形式存在,可能结合环境中广泛存在HA,但各粒径二氧化钛结合HA形成复合物后,主要由于HA的作用,相对于纯的二氧化钛颗粒,其对菲的吸附量大量增加.同样由于纳米颗粒的粒径较小,比表面积大,其对复合在表面的HA的物理结构和化学性质产生影响,导致单位比表面积纳米二氧化钛与HA的复合物对菲的吸附依然为最少,复合在各粒径表面的二氧化钛的HA单位比表面积单位质量HA对菲的吸附存在数量级上的差别,纳米颗粒表面HA的单位比表面积单位质量HA对菲的吸附最少. 本文提供了纳米TiO_2在水环境的迁移,对菲的吸附影响等基本环境行为信息,为评价纳米TiO_2的环境行为及综合环境风险提供了科学依据.

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关键词：

二氧化钛 HA 分散 沉降 吸附

被引量：

3

年份：

2012