17 / 2023-09-27 15:51:07

溶解有机物调控铬（氢）氧化物胶体团聚和沉积的分子尺度研究

傅里叶变换离子回旋共振质谱,铬纳米颗粒,迁移沉积,分子分馏

Cr（氢）氧化物胶体由于其高迁移能力而造成严重的环境风险，溶解有机物（DOM）普遍存在于自然环境中，与胶体颗粒显着相互作用并调节其环境影响，DOM与Cr（氢）氧化物之间的相互作用对于理解Cr（III）的迁移率和环境风险具有重要意义。本文研究了DOM存在情况下有机质分子组成对Cr（氢）氧化物胶体行为的影响，采用傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）和傅立叶变换红外光谱（FT-IR）研究了DOM在不同形式的Cr（氢）氧化物上的吸附和分子分馏行为；利用动态光散射技术（DLS）和石英晶体微天平（QCM-D）探测了与Cr（氢）氧化物胶体外部“有机质冠”组成相关的团聚和沉积动力学，以解析Cr（III）在水生环境中的潜在迁移行为。确定了DOM与不同形式Cr纳米颗粒的结合方式，DOM与氢氧化铬的结合依赖于配体交换作用，具有更强的异质性；而DOM在氧化铬上的吸附依赖于范德华作用力，不具有选择性。同时，氢氧化铬倾向于结合带有多个羧基并具有芳香结构或是高度不饱和的有机质，而在氧化铬表面吸附的多为大分子量有机质的疏水段。DOM吸附或结合在Cr纳米颗粒表面形成的“有机质冠”显著影响了Cr纳米颗粒的迁移行为和归趋。氢氧化铬表面结合的特定有机质组分在团聚和迁移的过程中促进共沉淀，进而使得氢氧化铬更容易在介质表面被保留，而氢氧化铬表面的有机质增强了空间位阻效应，从而增加了氢氧化铬的稳定性和迁移能力。