论文部分内容阅读
天然存在的碳黑和人工合成的纳米碳管都具有较大的比表面积,对有机污染物表现出较强的吸附能力,对有机污染物的环境行为产生重要影响。作为土壤／底泥的重要组成部分,碳黑对有机污染物的吸附是影响有机污染物归趋的重要过程,因而受到广泛关注。伴随着纳米材料的出现,碳纳米管也成为环境领域研究的热点。目前这些材料的研究主要集中在去除环境中的重金属和有机污染物方面,水化学条件对碳质材料吸附性能的影响少有涉足。研究水化学条件对有机物在碳质材料上的吸附,有利于更好认识有机物在环境中的迁移转化和归趋,具有重要的理论意义和实践意义。
本文采用静态吸附试验的方法,研究了几种典型有机污染物在碳黑和纳米碳管上的吸附行为。通过改变溶液水化学条件,包括重金属离子、天然有机质,pH值,离子强度等,研究有机物在碳质材料上吸附的变化,得到以下结果：⑴重金属离子Cu2+和Ag+的存在,对三种不同极性的有机物在碳黑上的吸附产生了截然不同的影响:在50mg／L的Cu2+共存下,萘、1,2-二氯苯和2,4-二氯酚在碳黑上的吸附降低了30-60％,这是由于Cu2+形成的水合离子与有机物直接竞争碳黑表面的吸附点位；而相同浓度的Ag+共存下,有机物的吸附增加30-60％,这是由于Ag+是软离子,水合银离子减弱其周围水分子的竞争作用,增加其周围的憎水性从而促进了有机物在碳黑表面的吸附。以石墨为模型吸附剂,发现共存离子对有机物的吸附影响不大,因此认为重金属离子与有机物在碳黑上的竞争吸附主要发生在表面官能团附近。⑵系统研究了共存重金属离子、溶解性有机质腐殖酸、pH值和离子强度对三种化合物萘、1,3-二硝基苯和1,3,5-三硝基苯在碳管上吸附的影响。Cuz+(50mg／L)和不同的离子强度(NaNO3)对三种化合物在碳管上的吸附影响不大。溶解性腐殖酸(50mg／L)使三种化合物在碳管上的吸附降低29-57％,这归因于腐殖酸引起的分子筛效应,孔阻滞和竞争吸附。随溶液pH值的增加,萘的吸附变化不大；二硝基苯和三硝基苯的吸附增加。我们认为,pH的升高增加了碳管表面含氧官能团的解离从而提高了碳管表面提供电子的能力,促进了与作为电子供体的硝基化合物之间的π-π电子交互作用。液相核磁和紫外吸收试验的结果证实了我们的这种假设。