纳米复合材料在水处理应用中的纳米颗粒释放研究

【作者】 郝立腾； 刘景富；

【机构】 江汉大学环境与健康研究院； 中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室；

【摘要】 水污染已经成为全球性问题,发展高效的水污染治理技术具有重要意义。纳米材料具有优异的性能,在水中污染物去除领域具有广泛应用前景^[1,2]。纳米材料在使用过程中会释放到环境中,可能对环境以及人类健康造成潜在危害^[3,4]。因此,需要研究纳米材料在去除水中污染物过程中的环境释放,评估其安全性。本研究以由氧化锆（ZrO₂）纳米颗粒负载于树脂材料而得到的纳米复合材料（HZO-201）^[5]为对象,评估了HZO-201在去除水中污染物（F-）过程中Zr的释放情况。取5 mL（湿重～5 g）HZO-201装入长130 mm、内径12 mm的石英柱中,含F-污水以25 mL h^-1的流速过柱处理,柱流出液中的Zr含量用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）检测。结果表明,模拟含F-污水经过HZO-201材料填充柱处理时,前期HZO-201中Zr的释放量比较高,随着处理水量增加Zr的释放量逐渐降低,处理量在400柱床体积（BV）后趋于稳定,处理2000 BV后Zr的释放量为～2.2μgL^-1。流出液中的Zr经超滤富集、透射电镜和能谱分析表征表明,释放的Zr主要以ZrO₂纳米颗粒的形态存在。待处理水的p H和腐殖酸含量对HZO-201中Zr释放有显著影响,酸性和碱性条件下ZrO₂的释放量高于中性条件下的释放量,腐殖酸会明显抑制ZrO₂的释放。用HZO-201处理含F-电镀废水过程中,处理量在200 BV后趋于平衡,处理500BV后Zr的释放量为～4.5μgL^-1。本研究结果为评估载ZrO₂纳米复合材料（HZO-201）的水处理安全性提供了关键的基础数据。更多还原