典型碳纳米材料在水中的凝聚特性比较

方 华,方若雨,于江华,2,杨嘉惠,王鋙葶,曹惠忠



典型碳纳米材料在水中的凝聚特性比较

方 华1,2*,方若雨1,于江华1,2,杨嘉惠1,王鋙葶1,曹惠忠1

(1.南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏 南京 210044；2.南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京 210044)

以富勒烯(C60)和多壁碳纳米管(MWNTs)纳米颗粒悬浮液为对象,采用动态光散射技术对比研究了电解质、有机物等环境因素对其在水中凝聚和稳定性的影响.结果表明,电解质存在下,可通过压缩双电层作用使水中碳纳米材料发生凝聚反应,凝聚过程均符合经典的胶体稳定性(DLVO)理论;MWNTs较C60稳定性弱、更易凝聚;两种纳米颗粒悬浮液对应的Na+、Mg2+和Ca2+的临界凝聚浓度均远高于其在天然水体中的含量.Na+和Mg2+凝聚体系中,腐殖酸(HA)可通过空间位阻作用抑制凝聚发生,且对C60的抑制作用更强.HA可与Ca2+发生络合,强化纳米颗粒凝聚反应,并对MWNTs具有更强的强化凝聚作用.不同碳纳米材料和环境因子存在着不同的相互作用关系,将影响其在水中的稳定性.

富勒烯(C60)；多壁碳纳米管(MWNTs)；电解质；腐殖酸；凝聚

富勒烯(C60)和碳纳米管(CNTs)是目前应用最广泛并已实现量产的两类代表性碳纳米材料[1-2],但随着它们的大量生产和使用,将不可避免的被排放或泄露而进入水环境[3-4].已有毒理学研究表明,C60和CNT可对微生物、水生生物和人体细胞等产生毒性[5-6],其潜在的环境负效应不容忽视[7-8].而碳纳米材料的生物毒性和环境影响则与其在水中的稳定性密……