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

1、作為一種重要的無(wú)機(jī)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(jìn)入到土壤，引起二次污染問(wèn)題，它們的存在會(huì)對(duì)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(jìn)入水體系統(tǒng)，造成了水體的富營(yíng)養(yǎng)化。因此，研究在不同環(huán)境因子條件下，磷酸鹽對(duì)納米TiO2顆粒在多孔介質(zhì)中遷移與轉(zhuǎn)化的規(guī)律和機(jī)制，對(duì)推測(cè)和評(píng)價(jià)納米材料和磷進(jìn)入環(huán)境后對(duì)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(qiáng)度、水流速度、不同有機(jī)質(zhì)等）條件下，研究磷對(duì)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(guò)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(jī)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(jìn)納米T

3、iO2顆粒的分散性。由于小尺寸納米顆粒表面強(qiáng)的范德華引力，20 nm TiO2顆粒比50 nm的TiO2更容易團(tuán)聚。當(dāng)納米TiO2顆粒吸附磷酸鹽后，顆粒表面Zeta電位越來(lái)越負(fù)，顆粒相互之間的排斥作用增強(qiáng)，因此，磷酸鹽促進(jìn)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(jī)制：磷酸鹽促進(jìn)了納米TiO2顆粒在溶液中的分散性，進(jìn)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(jìn)

4、納米TiO2顆粒的遷移，進(jìn)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(guò)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(duì)納米TiO2顆粒遷移的促進(jìn)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(tuán)聚，遷移能力被抑制。⑶腐殖酸和磷酸鹽對(duì)納米TiO2顆粒在石英砂柱中遷移的影響機(jī)制：溶液pH