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院重点实验室在新型纳米材料和新兴污染物环境微界面迁移转化规律及机理方面的研究获得进展
发布时间:2016/4/29

院重点实验室在新型纳米材料和新兴污染物环境微界面迁移转化规律及机理方面的研究获得进展

环境微界面化学组依托中国科学院污染生态与环境工程重点实验室,依据研究所一三五规划,在中科院百人计划和特色研究所项目支持下,在(1)新型纳米材料的环境微界面行为、风险及应用;(2)新兴污染物在环境微界面的迁移转化规律及机理;(3)有机污染物的区域尺度环境过程研究及风险评估;(4) 聚合物材料在污染治理中的应用及潜在生态风险方面开展了系统性研究。已发表研究论文7篇,近期主要研究进展如下:

  纳米尺度吸附等温线模型的建立和应用:基于有机污染物与碳纳米管的吸附实验,发现了有机污染物对碳纳米管的悬浮现象;在此基础上,拓展了传统的经典吸附等温线模型,率先将悬浮系数引入传统的吸附等温线,建立了纳米尺度的吸附等温线模型,并成功将该模型从碳纳米管推广到石墨烯,纳米金属氧化物等材料。成果发表以来,引起了领域内学者的关注,并获纳米世界组委会(NanoWorld Conference, NWC-2016)的邀请针对该研究内容做特邀报告。(Carbon, 2015)

  有机质大分子对碳纳米材料环境行为的影响:与美国国家标准局(NIST) Elijah J. Petersen研究员开展合作,研究了14C标记碳纳米管与3种腐殖酸、13种人工合成聚合物之间的相互作用,揭示了有机大分子的表面性质是影响碳纳米管与其相互作用的主要因素,量化了有机大分子表面极性,芳香度,表面电荷,溶出的可溶性有机质及比表面积在相互作用中的贡献度,建立了基于相关表面性质的相互作用模型。(Carbon, Accepted)

  金属有机骨架材料吸附去除新兴污染物:金属有机骨架(MOF)材料是近年来发展迅速的一类新型多孔材料。MOF结构中有机配体通过金属阳离子的络合作用相连,形成巨大的三维孔隙结构和比表面积,在储气、催化、传感、VOC吸附和药物释放等领域受到广泛关注。本研究中发现MIL-101及其有机配体改性材料对离子型污染物全氟辛酸(PFOA)具有比传统吸附剂更强的吸附能力。研究中使用密度泛函理论方法揭示MIL-101PFOA的吸附机制,从而为研发具有更强吸附能力的MOF材料奠定基础。 (ES&T, 2015)

  水处理技术去除工程化纳米材料:工程化纳米材料作为自然水体中一类新兴的污染物,对其在传统水处理过程中的去除机理研究引起了领域相关学者的关注。我们的研究发现,含铝絮凝剂对纳米颗粒的有效去除浓度范围受到水溶液pH,纳米颗粒水合粒径以及离子强度的综合影响。该研究为纳米材料这类新兴污染物的水处理技术提供了数据支持和理论依据。研究成果被Journal of Environmental Sciences的主编,加拿大工程院院士Chris Le作为亮点文章进行了报道。(JES, 2015)

  上述研究结果已在相关环境领域国际期刊发表。此外,研究团队还开展了基于空间分异的草原土壤腐殖酸与持久性有机污染物相互作用的定量研究,离子型有机污染物的环境行为,碳纳米管与有机污染物相互作用对植物毒性的影响等方面的研究,部分数据正在整理中,有望获得一批原创性的研究成果,为系统认识新型纳米材料、新兴污染物在环境微界面迁移转化规律提供基础数据和理论指导。


污染生态与环境工程重点实验室
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