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富勒烯C60的大量生产和使用将不可避免地导致这些材料向水环境中的释放,成为水中潜在的新型污染物,对生态环境造成显著的影响。本研究以富勒烯C60为主要对象,研究水环境中不同种类及不同分子量天然有机物及另一种碳纳米材料对其在水环境中稳定性的影响。论文主要研究内容及研究成果如下:(1)C60纳米颗粒凝聚动力学研究采用甲苯溶剂替换法制备的悬浮水溶液中C60纳米颗粒粒径在120nm左右,表面呈电负性、具有较高的ζ电位,稳定性较好。投加电解质可以通过压缩双电层机制使其发生凝聚,凝聚过程可分为反应控制和扩散控制两个阶段,符合经典的胶体稳定性理论;高价阳离子更利于C60纳米颗粒的凝聚。腐殖酸(Humic Acid,HA)可增加C60纳米颗粒表面的空间位阻作用,使得C60在水中的稳定性增强;但HA会通过与Ca2+之间的络合作用导致强化凝聚现象发生。改变HA和电解质在溶液中的投加顺序会显著影响C60纳米颗粒的凝聚过程。(2)天然有机物对水中C60颗粒稳定性的影响C60纳米颗粒在不同有机物存在下的凝聚过程仍表现出反应控制和扩散控制两个阶段。HA和单宁酸(Tannic Acid,TA)存在下,C60纳米颗粒凝聚速度比富里酸(FulvicAcid,FA)存在下的快。Ca2+会与HA和TA有机大分子发生架桥作用,发生强化凝聚;相比于Mg2+,Ca2+能更快达到扩散控制阶段;FA能增强C60在水中的稳定性。与Mg2+相比,模拟NOM对投加Ca2+的条件下颗粒的抑制凝聚作用更弱。NOM中大分子量部分对于C60纳米颗粒具有加强分散的作用,而小分子量部分对其影响较小。与C60在水中相比,投加HA和FA会加强C60在水中的分散,投加TA则会减弱C60在水中的分散。由各自对应的ζ电位可以看出,其分散机理与静电作用有一定的相关性,|ζ|越大,颗粒的粒径越小,则分散效果越好。在静置状态下,水中颗粒物的粒径和电位基本不随着时间而变化。大分子量有机物对纳米颗粒的分散效果好;而小分子量有机物存在下C60纳米颗粒粒径较大,分散效果差。悬浮液中纳米颗粒的ζ电位及原NOM及<100kDaNOM条件下纳米颗粒粒径基本不随时间变化;但随时间增长,<10kDa,<1kDaNOM条件下的C60纳米颗粒粒径会略微减小,分散效果增强。(3)C60与MWNTs间的异质凝聚C60和MWNTs两种碳纳米材料发生异质凝聚过程中也呈现出反应控制和扩散控制两个阶段,符合经典的DLVO理论。在反应控制阶段,在Ca2+浓度相同时,投加C60会降低混合液中颗粒粒径的增长速率,抑制其在水中的凝聚;并且随着C60浓度增大,这种抑制作用越明显。HA的存在增大了水中颗粒物的凝聚速率,导致强化凝聚现象发生,并且随着HA浓度的增大,这种强化凝聚现象更加明显。对于这种现象,HA、C60、MWNTs和CaCl2四者之间或存在如吸附架桥作用等更为复杂的相互作用。