研究纳米材料对有机污染物的吸附作用不仅可为纳米材料的环境风险评价提供重要依据,也是开发高效纳米吸附剂的关键步骤。表面活性剂会与纳米材料共存于环境中,也会改变纳米材料对有机污染物的吸附性能,已用于制备有机膨润土等复合有机吸附材料。因此,研究表面活性剂对纳米材料吸附有机污染物的作用及机制,不仅可为高效纳米吸附剂的开发提供参考,也可为纳米材料和有机污染物的环境风险评价提供依据。本文在综述纳米材料对有机污染物的吸附作用及影响因素相关研究进展的基础上,选择表面疏水的单壁碳纳米管(SWCNT)和表面亲水的Nano-SiO2,研究了阳离子表面活性剂——氯化十六烷基吡啶(CPC)对纳米材料吸附水中典型芳香性有机污染物的影响,探明了芳香污染物在改性纳米材料上的吸附、共吸附及脱附机制。主要结论如下：1发现CPC可显著抑制水中萘在SWCNT上的吸附性能,表明环境中的表面活性剂会显著改变碳纳米管与有机污染物的相互作用及其生物效应。探明了CPC对SWCNT吸附萘的影响主要由两种机制决定：(1)CPC和萘在SWCNT上会发生竞争吸附,导致萘在SWCNT上的吸附量下降；(2)CPC会在SWCNT上形成半胶束,通过分配作用增强萘的吸附,且随着CPC在SWCNT上吸附量的增加,CPC半胶束结构变密,对萘的分配能力下降。由于CPC的竞争抑制效应要明显大于分配增强效应,萘在SWCNT上的吸附量随着CPC吸附的增加而迅速降低。建立了一个新的吸附机理模型——“分配-表面吸附”模型,可从吸附机制上定量描述表面活性剂对碳纳米管吸附有机污染物的影响。2发现CPC可显著增强Nano-SiO2吸附水中有机污染物的性能,其吸附系数(Koc)是天然有机质的4.5-10倍,表明表面活性剂改性可能是一种制备高效纳米吸附材料的有效方法。探明了CPC改性Nano-SiO2吸附有机污染物的机制是分配作用,其中对非极性有机物(如萘)的吸附机制为线性分配,作用力为疏水作用；对极性且带羟基的有机物(如对硝基苯酚)的吸附机制为非线性分配,作用力除了疏水作用外,还存在氢键作用。发现CPC对Nano-SiO2吸附有机污染物的增强作用主要是提升其吸附容量,表现为吸附容量与CPC负载量呈正相关,而特征吸附能强弱不随负载量增加而改变。3探明了CPC改性Nano-SiO2对水中23种典型芳香污染物的吸附作用及机制,利用溶剂化参数(V1、π*、βm、αm)、辛醇溶解度(So)等有机物性质参数和材料的有机碳含量,建立了不同改性量的Nano-SiO2对水中芳香污染物的吸附定量预测模型,可为改性纳米材料的开发和工程应用提供指导,为预测环境中表面活性剂对纳米材料吸附不同有机污染物的影响提供依据。研究发现：(1)改性Nano-SiO2对芳香污染物的吸附焓ΔH为-3～28 kJ/mol,且当芳香污染物平衡浓度增大时,多环芳烃和硝基苯类(am=0,无法形成氢键)的AH保持相对恒定,而酚类和胺类(am>0,可形成氢键)的ΔH明显减小,这是由于非线性分配受限于氢键活性吸附点位的数量；(2)多环芳烃和硝基苯类的特征吸附能E为5.71 kJ/mol,而酚类和胺类的E值与其am值呈线性正相关,进一步证明除了疏水作用外氢键作用对酚类和胺类的吸附有重要贡献；(3)改性Nano-SiO2对芳香污染物的饱和吸附量Q0与S0呈线性正相关。4探明了水中典型芳香污染物在CPC改性Nano-SiO2上的双溶质共吸附机制：(1)吸附机制为线性分配的芳香污染物(如萘、菲和芘)互不影响各自的吸附,且不会影响吸附机制为非线性分配的芳香污染物(如2,4-二氯酚和对氯苯胺)的吸附；(2)吸附机制为非线性分配的芳香污染物(如对氯苯胺、2,4。二氯酚)在改性Nano-SiO2上的吸附量小于125 mg/g时,基本不影响吸附机制为线性分配的芳香污染物(如菲)的吸附,而当吸附量大于125 mg/g时,其(如2,4一二氯酚)对菲的吸附有明显增强效应,这是由于2,4-二氯酚的大量吸附增强了吸附态CPC对菲的分配能力,产生“协同萃取效应”；(3)吸附机制为非线性分配的芳香污染物之间(如对硝基苯酚和2,4-二氯酚、对硝基苯酚和邻硝基苯胺)存在竞争吸附,被竞争的芳香污染物吸附等温线趋近直线,表明氢键活性吸附点位可以被竞争,多种有机污染物共存时可用线性模型预测改性Nano-SiO2对有机污染物的吸附作用。此外,芳香污染物在改性Nano-SiO2上均未表现出脱附滞后,即非线性分配和线性分配均不存在脱附滞后,表明改性纳米颗粒被生物体摄入后,颗粒上吸附的有机污染物可完全释放,造成较大健康风险。