碳納米管突發(fā)污染的應(yīng)急混凝處理技術(shù)研究.pdf

1、碳納米管的廣泛應(yīng)用，對(duì)人類活動(dòng)的許多領(lǐng)域產(chǎn)生影響。碳納米管在生產(chǎn)和使用的過(guò)程中，通過(guò)排放、泄漏等方式進(jìn)入水、土壤、大氣環(huán)境，并且隨著自然循環(huán)，在水體、大氣和土壤之間發(fā)生遷移。碳納米管具有潛在的毒性，會(huì)對(duì)生物細(xì)胞造成破壞，對(duì)環(huán)境及人類安全具有潛在的威脅。因此，本文對(duì)水中碳納米管突發(fā)污染的應(yīng)急混凝處理技術(shù)展開研究，對(duì)碳納米管突發(fā)污染水質(zhì)進(jìn)行了模擬，并分析了混凝去除水中碳納米管的效能及機(jī)制，研究了硫酸鋁混凝去除碳納米管的影響因素，確定了碳納米

2、管突發(fā)污染的混凝處理關(guān)鍵參數(shù)。本文的研究，為突發(fā)碳納米管污染提供了應(yīng)急手段，保障水質(zhì)及環(huán)境安全。
　　首先，基于實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中碳納米管的懸浮狀態(tài)，從表面活性劑、超聲條件及pH條件三個(gè)方面分析對(duì)水中碳納米管穩(wěn)定性的影響，模擬可能出現(xiàn)的碳納米管突發(fā)污染水質(zhì)特性。研究發(fā)現(xiàn)，三種不同類型的表面活性劑（SDBS、Triton X-100、CTAB）的最佳投量分別為0.1％、0.5%、0.5%（M/MH2O），三種表面活性劑通過(guò)增強(qiáng)碳納米管的

3、靜電斥力、空間位阻等作用對(duì)碳納米管進(jìn)行分散。本實(shí)驗(yàn)中確定碳納米管儲(chǔ)備液的最佳超聲時(shí)間為40min。當(dāng)pH值在0-4范圍內(nèi)時(shí)，SDBS-CNTs、Triton X-100-CNTs懸浮液較不穩(wěn)定。當(dāng)pH值在10-14范圍內(nèi)，CTAB-CNTs懸浮液較不穩(wěn)定。當(dāng)pH條件在4-10范圍內(nèi)，三種表面活性劑對(duì)碳納米管均可起到較好的分散效果。SDBS-CNTs、Triton X-100-CNTs、CTAB-CNTs模擬水樣的平均粒徑分別為255.8

4、nm、288.5nm、307.8nm。
　　在對(duì)CNTs突發(fā)污染水質(zhì)模擬的基礎(chǔ)上，本文考察了不同混凝劑硫酸鋁、聚合氯化鋁、氯化鐵對(duì)SDBS-CNTs、CTAB-CNTs、Triton X-100-CNTs的混凝去除效能及機(jī)制。經(jīng)試驗(yàn)確定了硫酸鋁、聚合氯化鋁、氯化鐵對(duì)SDBS-CNTs、CTAB-CNTs、Triton X-100-CNTs的最佳去除率及最優(yōu)混凝劑投加量，并優(yōu)選出硫酸鋁作為碳納米管混凝去除的最優(yōu)混凝劑。硫酸鋁、PAC

5、和氯化鐵對(duì)SDBS-CNTs、Triton X-100-CNTs的混凝去除主要通過(guò)吸附電中和和壓縮雙電層作用，同時(shí)具有網(wǎng)捕和橋聯(lián)作用。對(duì)CTAB-CNTs的混凝去除以網(wǎng)捕卷掃作用為主。CNTs的混凝去除機(jī)制主要與表面活性劑的性質(zhì)有關(guān)。
　　最后，本文探究了pH條件、水中天然有機(jī)物、沉降時(shí)間、水力條件對(duì)AS混凝去除SDBS-CNTs、CTAB-CNTs、Triton X-100-CNTs的影響，并且確定了碳納米管突發(fā)污染的應(yīng)急混凝處

6、理技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)。得到以下結(jié)論：pH條件主要通過(guò)改變硫酸鋁的水解形態(tài)及CNTs的zeta電位，影響CNTs的混凝去除效能。腐殖酸HA對(duì)SDBS-CNTs、Triton X-100-CNTs的混凝去除具有阻礙作用，對(duì)CTAB-CNTs混凝去除具有促進(jìn)作用，產(chǎn)生影響的機(jī)制與HA本身的電性及分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。硫酸鋁混凝去除CNTs的最優(yōu)水力條件為：混合階段（200rpm，1min），G值為99.7s-1， GT值為5982，絮凝階段（60rpm，