人工納米無(wú)機(jī)氧化物對(duì)多環(huán)芳烴菲的吸附行為研究.pdf

1、隨著納米材料的廣泛生產(chǎn)和使用，人工納米材料(Engineered nanoparticles，NPs)將會(huì)不可避免地通過(guò)各種途徑進(jìn)入到環(huán)境中，因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，納米材料將影響其它污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程。納米氧化鋁和納米氧化硅是目前應(yīng)用較為廣泛的人工納米材料；菲是典型的多環(huán)芳烴。本文系統(tǒng)研究了Al2O3NPs(α-Al2O3NPs和γ-Al2O3NPs)和SiO2NPs(S-SiO2NPs和P-SiO2NPs)對(duì)菲的吸附行為，并討論了

2、pH、鹽度、重金屬離子、溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)和表面活性劑對(duì)吸附的影響，為全面評(píng)價(jià)納米材料對(duì)有機(jī)污染物的環(huán)境行為影響提供科學(xué)依據(jù)。
　　 ⑴納米氧化物對(duì)菲的吸附取決于納米顆粒的比表面積、孔結(jié)構(gòu)及表面電荷情況，F(xiàn)reundlich系數(shù)logKF值為0.94～2.43，吸附分配系數(shù)Kd值為10.1～201L/kg。α-Al2O3NPs對(duì)菲的吸附是線性吸附，主要機(jī)理是菲在其臨近水層的分配。γ-Al2O3NPs對(duì)菲的吸附由毛細(xì)管凝聚和孔

3、填充機(jī)制共同控制，其中介孔對(duì)吸附起主要作用。高溫灼燒P-SiO2NPs(即P-SiO2600NPs)的吸附能力比P-SiO2NPs增加，歸因于內(nèi)部孔可及性的增加。
　　 ⑵α-Al2O3NPs和γ-Al2O3NPs在酸性和堿性條件下對(duì)菲的吸附大于中性條件。在低pH條件下，α-Al2O3NPs和γ-Al2O3NPs與菲之間的靜電吸引起主要作用；而在高pH條件下，α-Al2O3NPs和γ-Al2O3NPs與菲之間主要是與微層水的分配

4、作用。P-SiO2600NPs對(duì)菲的吸附是隨著pH的增加而降低，表面疏水性和孔的可及性共同控制吸附。鹽度促進(jìn)了菲在Al2O3NPs上的吸附，抑制了在S-SiO2NPs上的吸附，對(duì)P-SiO2NPs和P-SiO2600NPs幾乎影響不大。鹽度不僅影響菲的溶解度也影響納米顆粒的團(tuán)聚性能，鹽度對(duì)吸附的影響是鹽析作用與緊實(shí)作用的共同控制。
　　 ⑶重金屬離子Ni2+增加了α-Al2O3NPs和γ-Al2O3NPs對(duì)菲的吸附，主要是通過(guò)陽(yáng)

5、離子-π鍵作用及“架橋”作用。Ni2+對(duì)P-SiO2600NPs吸附菲的影響機(jī)制復(fù)雜，可通過(guò)增加納米顆粒的團(tuán)聚性和表面水合分子數(shù)，降低內(nèi)部孔的可及性，抑制菲的吸附；也可通過(guò)陽(yáng)離子-π鍵作用及“架橋”作用，增加對(duì)菲的吸附。在Ni2+濃度較低時(shí)(<5mmol/L)，前者起主要作用，隨著Ni2+濃度的增加，其對(duì)吸附的促進(jìn)作用逐漸表現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于低濃度菲，促進(jìn)作用占據(jù)主導(dǎo)。
　　 ⑷DOM與菲不同加入順序?qū)Ζ?Al2O3NPs、γ-Al2

6、O3NPs、S-SiO2NPs和P-SiO2600NPs吸附菲的影響不同。5mgC/LDOM促進(jìn)了α-Al2O3NPs和S-SiO2NPs對(duì)菲的吸附，吸附態(tài)DOM利于菲的分配。與菲一起加入的DOM促進(jìn)γ-Al2O3NPs對(duì)低濃度菲(20～100μg/L)的吸附，而抑制高濃度菲(500～1000μg/L)的吸附；先加入的DOM抑制γ-Al2O3NPs對(duì)菲的吸附。這與DOM不同加入順序造成DOM、γ-Al2O3NPs及菲三者結(jié)合方式不同有關(guān)

7、。不同加入順序的DOM都抑制了P-SiO2600NPs對(duì)菲的吸附，DOM堵塞了P-SiO2600NPs的微孔和介孔。
　　 ⑸三種不同類型的表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨(DTAC)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和TritonX-100(TX-100)對(duì)納米氧化物吸附菲的影響不同主要取決于納米顆粒表面的帶點(diǎn)情況及表面孔結(jié)構(gòu)特征。三種表面活性劑存在下，γ-Al2O3NPs對(duì)菲的吸附能力都是隨著表面活性劑濃度的增加先增加，直至到達(dá)最

8、大值后，吸附能力逐漸降低。主要原因是γ-Al2O3NPs對(duì)表面活性劑的吸附使得表面活性劑在納米顆粒表面依次形成單體、半膠束和膠束。三種表面活性劑對(duì)P-SiO2600NPs吸附的影響各不相同：三種表面活性劑在低濃度下都抑制菲的吸附，歸因于對(duì)納米顆粒微孔的阻塞作用和競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。但隨著濃度的增加，TX-100促進(jìn)菲的吸附；SDBS抑制菲的吸附；DTAC先促進(jìn)菲的吸附，促進(jìn)程度隨之增加，達(dá)到最大值后而降低，直至抑制菲的吸附。造成這種差異的主要原因