不同環(huán)境因子對人工納米TiO2在飽和多孔介質(zhì)中遷移與轉(zhuǎn)化的機制研究.pdf

1、作為一種重要的無機納米功能材料，納米TiO2顆粒在許多領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景。但是，納米TiO2顆粒不可避免地進入到土壤，引起二次污染問題，它們的存在會對人類健康和生活環(huán)境產(chǎn)生危害。此外，由于磷肥的廣泛使用，大量可溶性磷酸鹽離子進入水體系統(tǒng)，造成了水體的富營養(yǎng)化。因此，研究在不同環(huán)境因子條件下，磷酸鹽對納米TiO2顆粒在多孔介質(zhì)中遷移與轉(zhuǎn)化的規(guī)律和機制，對推測和評價納米材料和磷進入環(huán)境后對地表水、地下水的威脅具有重要的意義。本文在不同環(huán)

2、境因子（納米顆粒尺寸、溶液pH值、離子強度、水流速度、不同有機質(zhì)等）條件下，研究磷對納米TiO2顆粒的分散性以及在飽和石英砂柱中遷移行為的影響。通過分析納米TiO2顆粒水力學(xué)半徑、表面Zeta電位、吸附磷酸鹽和腐殖酸的性能等，探索磷影響納米TiO2顆粒的遷移機制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴納米TiO2顆粒在磷酸鹽溶液中分散性的研究：金紅石型納米TiO2顆粒在水溶液中的穩(wěn)定性高于銳鈦型，并且弱堿條件（pH為7.5）更能夠促進納米T

3、iO2顆粒的分散性。由于小尺寸納米顆粒表面強的范德華引力，20 nm TiO2顆粒比50 nm的TiO2更容易團聚。當(dāng)納米TiO2顆粒吸附磷酸鹽后，顆粒表面Zeta電位越來越負(fù)，顆粒相互之間的排斥作用增強，因此，磷酸鹽促進了納米TiO2顆粒在溶液中的分散。⑵銳鈦型納米TiO2顆粒在石英砂柱中的遷移機制：磷酸鹽促進了納米TiO2顆粒在溶液中的分散性，進而提高其遷移行為。主要是由于納米TiO2顆粒吸附磷酸鹽，增加了納米顆粒表面的負(fù)電荷，促進

4、納米TiO2顆粒的遷移，進而降低其在石英砂表面的沉積速率和吸附效率。特別地，50 nm比20 nm TiO2顆粒更容易穿過石英砂柱。由于溶液pH增加納米TiO2顆粒表面的Zeta電位，因此高pH值（pH7.5）對納米TiO2顆粒遷移的促進效果更加明顯。此外，增加溶液中NaNO3濃度，納米TiO2顆粒表面雙電層被壓縮，Zeta電位不斷降低，顆粒發(fā)生團聚，遷移能力被抑制。⑶腐殖酸和磷酸鹽對納米TiO2顆粒在石英砂柱中遷移的影響機制：溶液pH