碳納米管的懸浮及其對抗生素類藥物的吸附機(jī)理研究.pdf

1、碳納米管作為一種新型的碳質(zhì)納米材料，具有巨大的應(yīng)用前景。然而，在碳納米管及其產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用和處理過程中，各種形式的碳納米管會(huì)通過不同的途徑進(jìn)入環(huán)境當(dāng)中。碳納米管不僅本身對生物和人體具有一定的毒性，還會(huì)通過強(qiáng)的吸附作用在很大程度上改變污染物的遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨等環(huán)境行為，可能對環(huán)境和生態(tài)帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。另外，由于抗生素類藥物的大范圍使用，其對人類健康和生態(tài)健康的潛在風(fēng)險(xiǎn)也受到廣泛關(guān)注。因此，研究碳納米管在水體中的懸浮情況及其與抗生素類

2、藥物的吸附過程很有必要。
　　 本文以碳納米管為主要研究對像，研究了其在水環(huán)境中的懸浮分散與聚集情況，考察了超聲波分散處理、天然有機(jī)質(zhì)及表面活性劑對碳納米管在水體中懸浮的影響，并提出了測定其懸浮液濃度的方法。選用了兩種不同類型的常用抗生素諾氟沙星(NOR)和氧四環(huán)素(OTC)，通過吸附批試驗(yàn)及單點(diǎn)濃度試驗(yàn)研究了其在功能化多壁碳納米管上的吸附行為。研究結(jié)果表明：
　　 與振蕩處理相比，超聲波處理能夠更大的提高碳納米管在水體

3、中的懸浮能力，但超聲時(shí)間與碳納米管懸浮情況之間并不是簡單的線性關(guān)系，存在著最佳超聲時(shí)間。DOM或表面活性劑的存在會(huì)很大程度上影響碳納米管在水環(huán)境中的懸浮狀態(tài)，DOM與表面活性劑的濃度與碳納米管懸浮之間也不是線性關(guān)系，存在最佳濃度，DOM和表面活性劑的性質(zhì)也是影響碳納米管懸浮的主要因素之一。
　　 NOR在所有吸附質(zhì)上的吸附等溫線都具有高度非線性，并可由Freundlich模型和Polanyi-Manes模型進(jìn)行高度擬合；通過比較

4、不同pH值下的吸附系數(shù)發(fā)現(xiàn)，疏水反應(yīng)和靜電反應(yīng)在碳納米管吸附NOR過程中起到了重要作用，與C-CNTs相比，H-CNTs對NOR具有更高的吸附能力，其吸附差異可由，π-兀電子給受體(EDA)理論解釋。
　　 不同溫度下NOR在碳納米管上的吸附/解吸存在一定程度的解吸滯后，溫度對吸附和解吸過程均有明顯影響。NOR在碳納米管上吸附的熱動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果表明：碳納米管吸附NOR是熱力學(xué)自發(fā)的，且是吸熱反應(yīng)。吸附位點(diǎn)能量分布分析的結(jié)果則進(jìn)

5、一步說明吸附過程的吸附能分布不均，NOR在低液相濃度下優(yōu)先占據(jù)高能量吸附位點(diǎn)，之后擴(kuò)展到低能量吸附位點(diǎn)，此結(jié)果與非線性等溫線一致。
　　 Ca2+的存在對OTC吸附及UV響應(yīng)值具有不同程度的影響，而由Na離子引起的離子強(qiáng)度則沒有明顯作用。通過批試驗(yàn)進(jìn)行OTC在G-CNTs、C-CNTs和H-CNTs上的吸附試驗(yàn)，結(jié)果表明碳納米管上對OTC的吸附等溫線都具是非線性的，與天然吸附劑相比吸附更強(qiáng)，這一結(jié)果進(jìn)一步說明了吸附能量分布的不均