随着纳米科技的快速发展,氧化石墨烯(Granphene oxide,GO)因其独特的结构和物理化学性质已被应用于生活生产的众多领域,成为碳纳米材料家族中璀璨的新星。然而在其生产、运输、处理和排放过程中,GO不可避免地会进入自然环境中并发生聚集、分散、转化和迁移等行为,可能会对生态环境产生负面影响。GO本身因其比表面积大和含氧官能团丰富而在水溶液中能够稳定分散,但是自然水体环境中多种复杂因素都会对GO的分散稳定性产生影响,影响GO在环境中的归趋。本文旨在研究GO在特殊水环境中的聚集行为,通过静态批次沉降实验定性探究了模拟富营养化水体中总氮总磷含量以及总氮磷比对GO颗粒聚集和沉降的影响,同时通过沉降动力学和DLVO理论模拟GO颗粒间势能作用关系,定量描述了 GO纳米颗粒在模拟富营养化水体中的聚集过程以及机理,以期丰富GO在特殊水环境中的聚沉理论。除此之外,GO拥有一定的生物毒性,被认为是潜在的纳米材料污染物,因此本文还考察了零价纳米铁(nZVI)对于GO去除效果及其影响因素,对于保护生态环境有着重要意义。本研究的主要内容如下:(1)研究了 GO在模拟的富营养化水体中聚沉行为。具体来说,以铵盐和磷酸盐来模拟水体中总氮总磷含量,重点考察了离子浓度、离子种类以及pH对GO稳定性的影响。实验结果表明,GO的聚集与溶液中的阳离子高度有关,具体来说,随着电解质浓度升高,GO聚集程度增加,同时GO在呈碱性的富营养化水体中分散性能更好,并且GO在磷酸盐和氮演的共存体系下也会发生聚集。随后根据DLVO理论和微观表征对GO的聚集机理进行进一步分析,我们发现,GO聚集过程中静电势能和引力势能起着重要的作用,同时还存在其他可能的作用机制。实验结果有助于揭示GO在实际富营养化水域中的聚集或分散行为。(2)基于静态批次沉降实验发现,在pH<5.0时nZVI可以促进GO的聚集,促进效果具体取决于nZVI的粒径和浓度以及沉降过程中溶液pH值、离子强度和阳离子类型。pH和阳离子诱导的GO均相聚集以及GO与nZVI之间静电吸引引起的GO与nZVI的异质聚集都有助于酸性溶液中GO的去除。而在碱性溶液中GO的去除是由小粒径GO胶体颗粒在nZVI上附着而引起的,在此条件下其聚集过程与溶液pH、nZVI的粒径大小及初始浓度无关。实验结果不仅可以用于制备GO作为基底的nZVI复合材料,而且可以用于评估nZVI作为GO去除吸附剂的应用以及GO与nZVI接触后的环境归趋。