還原氧化石墨烯在NOM表面的沉積特性及混凝去除研究.pdf

1、隨著石墨烯系納米材料（graphene family nanomaterials，簡(jiǎn)稱GFNs）的發(fā)現(xiàn)、生產(chǎn)及廣泛應(yīng)用，其進(jìn)入水環(huán)境系統(tǒng)的幾率大大增加，可能會(huì)對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)造成不利影響。但目前關(guān)于GFNs在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化行為及其對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)的潛在污染的了解較少。為了進(jìn)一步明確GFNs在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化行為及其對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響，研究以GFNs中的還原氧化石墨烯（reduced graphene oxide，簡(jiǎn)稱rGO)為對(duì)象，首先主

2、要利用耗散型石英晶體微天平(quartz crystal microbalance with dissipation，簡(jiǎn)稱QCM-D)技術(shù)分析手段，分別考察了不同離子強(qiáng)度下rGO在天然有機(jī)物腐殖酸（HA）和富里酸（FA）表面的沉積特性并分析了其作用機(jī)理，并與其在有利條件PLL表面的沉積特性進(jìn)行了對(duì)比。其次以銅綠微囊藻作為受試對(duì)象，首次探究了rGO進(jìn)入水環(huán)境后對(duì)水生生物的影響；并在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，以聚合氯化鋁（PAC）作為混凝劑對(duì)rGO

3、水處理過(guò)程中的混凝去除進(jìn)行了初步探索。
　　利用QCM-D手段考察了pH為7.4、不同濃度的NaCl和CaCl2電解質(zhì)溶液下rGO在HA和FA表面的沉積。表面總沉積量、初始沉積率和沉積效率的研究結(jié)果一致表明：隨著NaCl離子強(qiáng)度的增大，rGO的沉積作用呈現(xiàn)先增加后降低，低離子強(qiáng)度下（<25mM）Na+的電荷屏蔽作用導(dǎo)致沉積作用的增加，符合經(jīng)典的DLVO理論；高離子強(qiáng)度下（>25mM）rGO的脫穩(wěn)聚集導(dǎo)致其沉積作用的降低。二價(jià)陽(yáng)離子

4、Ca2+對(duì)rGO沉積的影響比一價(jià)陽(yáng)離子Na+大。與HA相比，rGO在FA表面的沉積作用更強(qiáng)，但均比在PLL表面弱。這是由于FA表面具有相對(duì)較高含量的羧基官能團(tuán)，能夠與rGO表面少量的含氧基團(tuán)發(fā)生作用。另外，HA對(duì)應(yīng)較高的|ΔD/Δf|值表明，與FA相比，rGO在HA表面形成的沉積層更松散。
　　另外，以銅綠微囊藻作為受試對(duì)象，首次探究了rGO對(duì)水生生物的影響。研究從銅綠微囊藻密度、表面形態(tài)、及葉綠素a含量變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明r

5、GO能夠通過(guò)遮光效應(yīng)和物理接觸損傷效應(yīng)抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在污染。
　　在分析了rGO對(duì)水環(huán)境系統(tǒng)潛在污染的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)rGO納米顆粒從水系統(tǒng)中的去除做了初步的研究，并考察了HA對(duì)rGO顆?；炷コ挠绊?，確定了兩種條件下混凝劑的最佳投加量。初步研究結(jié)果表明，沒(méi)有HA存在的條件下，聚合氯化鋁的最佳投加量?jī)H為3mg/L，混凝作用機(jī)制主要為吸附架橋作用；HA存在情況下，聚合氯化鋁的最佳投加量達(dá)40mg/L，其