2014年9月至今,環(huán)境微界面化學(xué)組依托中國科學(xué)院污染生態(tài)與環(huán)境工程重點實驗室,依據(jù)研究所一三五規(guī)劃,在特色研究所項目支持下,于(1)新型納米材料的環(huán)境微界面行為、風(fēng)險及應(yīng)用;(2)新興污染物在環(huán)境微界面的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律及機理;(3)有機污染物的區(qū)域尺度環(huán)境過程研究及風(fēng)險評估;(4) 聚合物材料在污染治理中的應(yīng)用及潛在生態(tài)風(fēng)險方面開展了系統(tǒng)性研究。已發(fā)表研究論文7篇,近期主要研究進展如下:
納米尺度吸附等溫線模型的建立和應(yīng)用:基于有機污染物與碳納米管的吸附實驗,發(fā)現(xiàn)了有機污染物對碳納米管的懸浮現(xiàn)象;在此基礎(chǔ)上,拓展了傳統(tǒng)的經(jīng)典吸附等溫線模型,率先將懸浮系數(shù)引入傳統(tǒng)的吸附等溫線,建立了納米尺度的吸附等溫線模型,并成功將該模型從碳納米管推廣到石墨烯,納米金屬氧化物等材料。成果發(fā)表以來,引起了領(lǐng)域內(nèi)學(xué)者的關(guān)注,并獲納米世界組委會(NanoWorld Conference, NWC-2016)的邀請針對該研究內(nèi)容做特邀報告。(Carbon, 2015)

有機質(zhì)大分子對碳納米材料環(huán)境行為的影響:與美國國家標(biāo)準(zhǔn)局(NIST) Elijah J. Petersen研究員開展合作,研究了14C標(biāo)記碳納米管與3種腐殖酸、13種人工合成聚合物之間的相互作用,揭示了有機大分子的表面性質(zhì)是影響碳納米管與其相互作用的主要因素,量化了有機大分子表面極性,芳香度,表面電荷,溶出的可溶性有機質(zhì)及比表面積在相互作用中的貢獻度,建立了基于相關(guān)表面性質(zhì)的相互作用模型。(Carbon, Accepted)

金屬有機骨架材料吸附去除新興污染物:金屬有機骨架(MOF)材料是近年來發(fā)展迅速的一類新型多孔材料。MOF結(jié)構(gòu)中有機配體通過金屬陽離子的絡(luò)合作用相連,形成巨大的三維孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積,在儲氣、催化、傳感、VOC吸附和藥物釋放等領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。本研究中
發(fā)現(xiàn)MIL-101及其有機配體改性材料對離子型污染物全氟辛酸(PFOA)具有比傳統(tǒng)吸附劑更強的吸附能力。研究中使用密度泛函理論方法揭示MIL-101對PFOA的吸附機制,從而為研發(fā)具有更強吸附能力的MOF材料奠定基礎(chǔ)。 (ES&T, 2015)
水處理技術(shù)去除工程化納米材料:工程化納米材料作為自然水體中一類新興的污染物,對其在傳統(tǒng)水處理過程中的去除機理研究引起了領(lǐng)域相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。我們的研究發(fā)現(xiàn),含鋁絮凝劑對納米顆粒的有效去除濃度范圍受到水溶液pH,納米顆粒水合粒徑以及離子強度的綜合影響。該研究為納米材料這類新興污染物的水處理技術(shù)提供了數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。研究成果被Journal of Environmental Sciences的主編,加拿大工程院院士Chris Le作為亮點文章進行了報道。(JES, 2015)

上述研究結(jié)果已在相關(guān)環(huán)境領(lǐng)域國際期刊發(fā)表。此外,研究團隊還開展了基于空間分異的草原土壤腐殖酸與持久性有機污染物相互作用的定量研究,離子型有機污染物的環(huán)境行為,碳納米管與有機污染物相互作用對植物毒性的影響等方面的研究,部分?jǐn)?shù)據(jù)正在整理中,有望獲得一批原創(chuàng)性的研究成果,為系統(tǒng)認(rèn)識新型納米材料、新興污染物在環(huán)境微界面遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。
附 近期發(fā)表研究論文:
1. Zhao, Q., Yang, K., Zhang, S. Y., Chefetz, B., Zhao, J., Mashayekhi, H., Xing, B.* Dispersant selection for nanomaterials: Insight into dispersing functionalized carbon nanotubes by small polar aromatic molecules. Carbon, 2015, 91, 494-505. (IF = 6.196, I區(qū))
2. Liu, K., Zhang, S. Y., Hu, X Y., Zhang, K. Y., Roy, A., Yu, G.* Understanding the Adsorption of PFOA on MIL-101(Cr)-Based Anionic-Exchange Metal?Organic Frameworks: Comparing DFT Calculations with Aqueous Sorption Experiments. Environmental Science & Technology, 2015, 49(14), 8657-8665. (IF=5.33, I區(qū))
3. Zhang, L. Z., Mao, J. C., Zhao, Q.*, He, A. B., Ma, J. Effect of AlCl3 concentration on nanoparticle removal by coagulation. Journal of Environmental Sciences, 2015, http://dx.doi.org/10.1016/j.jes.2015.04.014. (IF = 2.002)
4. Zhao, Q., Petersen, E. J. *, Cornelis G., Wang, X. L., Guo, X. Y., Tao, S., Xing, B.* Retention of 14C-labeled multiwall carbon nanotubes by humic acid and polymers: Roles of macromolecule properties. Carbon, Accepted. (IF = 6.196, I區(qū))
5. Ge, L. L, Na, G. S., Zhang, S. Y., Li, K., Zhang, P.*, ,Ren, H. L., Yao, Z. W. New insights into the aquatic photochemistry of fluoroquinolone antibiotics: Direct photodegradation, hydroxyl-radical oxidation, and antibacterial activity changes. Science of the Total Environment, 2015, 527–528, 12–17. (IF=4.099, II區(qū))
6. Zhang, S. Y., Zhao, Y., Yu, G.*, Wang, B., Huang, J., Deng, S. B. Dual roles of hydroxyl radicals and effects of competition on ozonation kinetics of two phenazone-type pollutants. Emerging Contaminants, 2015, 1, 12-7.
7. Wei, X. X. Chen, J. W.,* Xie, Q., Zhang, S. Y., Li, Y. J., Zhang, Y. F., Xie, H. B. Photochemical behavior of antibiotics impacted by complexation effects of concomitant metals: a case for ciprofloxacin and Cu(II). Environmental Science Processes & Impacts, 2015, 17, 1220-1227.




