碳纳米管对污染物的吸附及其在土水环境中的迁移行为

碳纳米管具有独特的物理化学特性,对污染物具有优异的吸附性能,在环保领域具有巨大的应用潜力,因而吸引人们对碳纳米管吸附有毒污染物的行为和规律开展了大量研究.同时,碳纳米管特有的表面化学性质和结构特征,使得其自身的环境行为具有一定的风险性,对碳纳米管在水土环境中的迁移行为进行评价,是碳纳米管工程应用之前必须要解决的重要问题,相关研究也有一定程度的开展.本文从碳纳米管对环境污染物的吸附行为和相关机理以及碳纳米管在水土环境中的迁移行为方面进行了综述,阐述了这些研究对于评估碳纳米管的环境应用潜力、环境和生态风险所具有的意义.     

碳纳米管毒性研究的新进展

碳纳米管具有独特的结构和化学性质.一方面,碳纳米管可能在生物医药领域有潜在的应用,另一方面,由于碳纳米管质量轻,容易在空气中传播,很容易经呼吸道进入人体并造成毒性.因此,对于碳纳米管的毒性研究是十分必要的.本文对碳纳米管毒性效应的相关研究进行了简要的综述.     

离子型表面活性剂对菲在碳纳米管上吸附的影响

采用批量实验法,研究了菲在碳纳米管上的吸附以及阴/阳离子表面活性剂,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十二烷基三甲基氯化铵（DDTMA）对菲吸附的影响.菲在单壁碳纳米管和多壁碳纳米管上吸附符合Freundlich等温线,n值分别为0.24和0.37,呈高度非线性;lgKF值分别为7.34和6.41,比一般土壤有机质吸附能力高出2个数量级以上,并且单壁碳纳米管对菲的吸附能力强于多壁碳纳米管.总体上,SDBS和DDTMA对菲在碳纳米管上的吸附均表现为抑制作用,抑制程度随表面活性剂浓度增加而增加,随菲浓度增加而减弱.但是当DDTMA浓度较大时（1000 mg.L-1）,对于菲在吸附能力较低的多壁碳纳米管上的吸附的抑制程度降低;特别是当菲浓度较大时,对菲的吸附反而有促进作用.这是因为DDTMA在碳纳米管表面形成的类（混合）胶束结构对菲的吸附促进作用部分抵偿（或超过）了其占据多壁碳纳米管表面的吸附抑制作用.     

碳纳米管的细胞生物学效应

在碳纳米管生物学效应的研究中,细胞实验比动物实验更易于控制并且耗费较低,目前已取得了多方面的进展.本文从碳纳米管的细胞毒性、现行毒性评价方法的可靠性及细胞对碳纳米管的摄入机制三个方面进行介绍,并对该领域的研究前景进行了展望和分析.     

DOM对碳纳米管吸附菲的影响

碳纳米管由于其特有的属性,如电导性、旋光性和机械强度等,在许多领域都表现出了很强的应用价值.正是由于碳纳米管的大量生产和应用,使它们不可避免地进入了环境.由于其巨大的比表面积和疏水性质,碳纳米管对有机污染物,尤其是疏水性有机污染物有很强     

碳纳米管吸附环境重金属机制研究——理论计算进展

重金属污染严重威胁着生态环境的平衡与稳定.碳纳米管因其比表面积较大,官能团丰富以及结构稳定等特性,对重金属离子具有良好的吸附能力,是废水处理中一种具有广泛应用前景的纳米材料.近年来,随着计算机技术和量子理论的不断发展,理论计算发展迅速.理论计算能够从微观角度分析吸附剂与吸附质之间可能存在的相互作用,探究两者之间的作用机理,为解释实验现象提供理论参考.本文从理论计算角度,以静态密度泛函理论计算与动态分子动力学模拟两方面,总结了碳纳米管在吸附重金属方面的研究进展.从碳纳米管的计算模型、优化结构、电子特性和能量等角度进行分析综述,探究碳纳米管与重金属离子之间的相互作用机理,以期能够为碳纳米管等纳米材料在废水处理中的广泛应用提供理论支持.     

改性碳纳米管原始样品吸附亚甲基蓝的性能研究

利用直接制备的碳纳米管原始样品作为染料亚甲基蓝的吸附剂,采用次氯酸钠溶液对于碳纳米管原始样品进行表面修饰改性,改性处理后碳纳米管对亚甲基蓝吸附性较好,本工艺简单有效,所获得的吸附剂具有磁性,吸附过后用磁铁易于达到固液分离的效果.吸附性能结果表明:本吸附剂对水溶液中亚甲基蓝的吸附在60 min基本达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型(R2>0.99).改性后的磁性碳纳米管吸附亚甲基蓝的平衡吸附量qe与亚甲基蓝溶液的平衡浓度Ce的关系满足Langmuir(R2>0.99)、Freundlich(R2>0.91)以及Dubinin-Radushkevich(D-R)(R2>0.92)等温吸附模型.通过Langmuir模型计算可知改性磁性碳纳米管对亚甲基蓝的最大吸附容量为101.6 mg.g-1,由D-R模型计算结果可以推断,次氯酸钠改性后的磁性碳纳米管对水溶液中亚甲基蓝的吸附机理以化学吸附为主.     

静脉注射多壁碳纳米管后大鼠脏器的病理学观察(Pathological Observations of Rat Tissues After Intravenous Injection of Mutil-Wall Carbon Nanotubes)

以Wistar大白鼠为研究对象,观察了多壁碳纳米管(MWNTs)体内暴露后脏器的病理学变化.采用尾静脉注射的方法将直径为40～60nm的多壁碳纳米管(40～60MWNTs)和直径小于10nm的多壁碳纳米管(10MWNTs)暴露于大白鼠体内,同时分别采用纳米二氧化硅(SiO2)和乙炔碳黑(Cb)作为阳性和阴性对照.实验结果表明:1、3、5mg·kg-1(以大鼠体重计)多壁碳纳米管进入大鼠体内90d后,大鼠心脏、肾脏、肝脏和胃结构正常,未见明显的病理损伤.但是多壁碳纳米管均可在大鼠肺部沉积,随着暴露时间的延长,多壁碳纳米管一部分被肺巨噬细胞清除体外,但是残余的多壁碳纳米管引起了肺部的病理学改变.     

多壁碳纳米管引起白鼠肺部毒性的评价(Comparative Pulmonary Toxic Assessment of Mutil-Wall Carbon Nanotubes in Rats)

以雄性Wistar大白鼠为研究对象,观察了多壁碳纳米管(MWNTs)体内暴露后肺部的病理学变化.采用气管注入方式将直径为40～60nm多壁碳纳米管(40～60MWNTs)和直径小于10nm的多壁碳纳米管(10MWNTs)暴露于大白鼠的体内,同时分别采用纳米二氧化硅(SiO2)和乙炔碳黑(Cb)作为阳性和阴性对照.实验结果表明:实验中采用的纳米颗粒均不同程度地引起了肺部的损伤,同剂量下损伤严重程度顺序为:Cb>10MWNTs>40～60MWNTs>SiO2.多壁碳纳米管对肺部损伤的程度与剂量呈依赖关系,当在低剂量(1mg·kg-1)时,40～60MWNTs仅仅对肺部引起了轻微的炎症损伤,随着剂量的增大,多壁碳纳米管对肺部的损伤越来越严重,出现明显的病理损伤.     

有机磷阻燃剂在不同含氧碳纳米管上的吸附行为

在对单壁碳纳米管(SWCNT)、多壁碳纳米(MWCNT)及其相应含氧碳管的表征基础上,对OPEs的界面吸附行为进行了考察.结果表明,碳纳米管对OPEs具有较强的吸附能力(理论最大吸附量可达到412.0 mg·g-1).吸附等温线呈非线性吸附,Freundlich和Langmuir模型均能很好地拟合吸附等温线,校准相关系数分别在0.929—0.999和0.822—0.999范围内.碳纳米管与OPEs间的主要吸附作用机制为疏水相互作用,芳香取代OPEs与碳管管壁间的π-π电子供体受体相互作用对吸附有重要贡献.碳纳米管对OPEs的最大吸附量由碳管比表面积决定,而不受OPEs本身疏水特性的影响.碳管表面氧化引入的含氧基团能通过减弱碳管表面的疏水性和减少表面有效吸附位点来降低碳管对OPEs的吸附容量.