有机酸对nTiO2在氢氧化铁修饰石英砂柱中迁移影响开题报告

1. 研究目的与意义

由于ntio₂的大量的生产以及其广阔的应用，一些tio₂无法避免地释放到自然水体与土壤环境中。

然而，大量的证据表明了人工tio₂进入水体后，对水生生物有着不利的影响，因此研究附着在土壤饱和颗粒上的纳米微粒和存在于土壤颗粒饱和孔隙介质中的纳米微粒之间的相互关系现在已经成为研究热点. 铁氧化物附载广泛存在于土壤表层环境，并对自然环境有显著的影响。

氧化铁矿物质能够有效的清除有毒金属，还可以延缓细菌的迁移，纳米材料的迁移也会受到影响。

2. 研究内容和预期目标

制备氢氧化铁修饰的石英砂并对其形貌表征，研究有机酸存在条件下二氧化钛在氢氧化铁修饰的石英砂柱中的迁移和滞留，用两点动力学模型进行模拟计算，并研究影响纳米二氧化钛迁移的因素。测量二氧化钛与修饰的砂子的表面电位和水力学半径并用DLVO理论解释机理。

运用DLVO模型和两点动力学模型模拟出金红石二氧化钛在不同pH以及离子浓度下的迁移曲线，并预测出不同环境下金红石二氧化钛颗粒的迁移情况，为纳米颗粒在自然水体中迁移情况提供了实验基础和理论依据。

3. 研究的方法与步骤

nTiO₂颗粒和石英砂表面Zeta电位的测试：配制含不同NH₄Cl浓度的0.2 g/L 的nTiO₂和经研钵研磨的石英砂（约为2μm）悬浊液，并用稀释的 HCl 和NaOH调节pH至8.0，然后放入超声仪超声 30 min后搅拌30 s，然后使用注射器将悬浊液注入Zeta电位样品池，并用马尔文 Nano-ZS90测试样品表面的电位。

迁移实验步骤：迁移实验分为3个阶段：第一阶段，将配置好的250 mL nTiO₂悬浮液通过蠕动泵注入石英砂柱中，每10 min通过自动收集器收集1管流出液，一共收集20管；第二阶段，改用250 mL背景溶液通过蠕动泵注入石英砂柱中，同样收集20管；第三阶段，改用去离子水注入石英砂柱中，同样收集20管。

二安替比林甲烷法测试nTiO₂的浓度：首先将收集的样品每个取2 mL 于小烧杯，将烧杯置于平板加热器上加热，温度调节为220°C至样品烘干，接着加入1 mL 硫酸-硫酸铵（1：1）消解，消解约30min后待样品为透明为止，样品经过定容稀释后，取5mL加入盐酸（5：1）8mL和抗坏血酸（10 g/L）2mL，最后加入50 g/L 盐酸（1 5）配制的二安替比林甲烷溶液显色，用岛津UV-2450PC紫外可见分光光度计测试其浓度。

4. 参考文献

1 chowdhury i. fate, transport, and removal of engineered nanomaterials in the aquatic environment [j]. dissertations theses - gradworks, 2012,

2 tjong s c, chen h. nanocrystalline materials and coatings [j]. materials science engineering r reports, 2004, 45(1): 1-883

3 wiesner m r, lowry g v, pedro a, et al. assessing the risks of manufactured nanomaterials [j]. environmental science technology, 2006, 40(14): 4336-45.6

4 daniel g, michal b. colloid facilitated transport of strongly sorbing contaminants in natural porous media: mathematical modeling and laboratory column experiments [j]. environmental science technology, 2005, 39(17): 6378-86.

5. 计划与进度安排

1）2022-02-15~2022-02-28 查阅文献，制定实验方案，完成开题报告；

2）2022-03-01~2022-03-15 研究不同浓度溶液及ph对zeta电位的影响；

3）2022-03-16~2022-03-30 探究不同nh₄cl浓度对tio₂纳米颗粒团聚的影响；