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石墨烯因其独特的物理化学性质成为近些年来最热点的碳纳米材料,氧化石墨烯(graphene oxide,GO)是其中最重要的一类。未来GO可能会被广泛应用在能源、材料和生物医药等其他领域。GO在生产、使用和处理过程中,存在泄露到环境中的风险。因GO具有丰富的含氧官能团和巨大的比表面积,而表现出强的化学/物理吸附作用,对污染物具有优良的吸附性能且与环境介质(如黏土矿物)也存在极强的相互作用。GO、污染物及环境介质相互作用后,其环境行为和生态毒性会发生一定的变化。因此研究GO的吸附性能、与环境介质的相互作用等环境行为对科学客观评价GO的综合环境风险具有重要的指导意义。本文系统研究了GO、污染物和环境介质的吸附聚集等环境行为及相互作用机理。主要内容如下:(1)详细研究了GO自身的尺寸大小对其吸附能力的影响。首先通过静态批实验、波谱分析和形貌表征分析,研究了不同尺寸大小的GO对U(Ⅵ)吸附能力的影响。结果表明尺寸小的GO对U(Ⅵ)的吸附容量和吸附速率高于尺寸大的GO,这是因为尺寸小的GO表面含有更高比例的含氧官能团和在溶液中更高的扩散速率。(2)系统研究了GO表面官能团的类型和含量对其吸附能力的影响。利用磷酸酯改性的GO对U(Ⅵ)进行了选择性吸附的研究,结果表明磷酸酯改性的GO对U(Ⅵ)的吸附量(1.07 mM·g-1)高于对Sr(Ⅱ)(0.32 mM·g-1)和Co(Ⅱ)(0.1 mM·g-1)的吸附量;通过控制臭氧氧化的时间制备出不同比例的含氧官能团GO,结果表明随着GO表面含氧官能团含量的增加,对Co(Ⅱ)的吸附能力增强。(3)通过静态批实验和微观形貌分析详细研究了GO与矿物的相互作用。首先研究不同尺寸的GO在氧化铝上附着,结果表明氢键和静电相互作用起主要作用,pH和离子强度对相互作用有较强的影响。其次,选取黏土矿物(高岭土和针铁矿)作为环境介质代表,通过GO在矿物上的吸附和解吸实验,发现GO在针铁矿上的吸附量(3.73 mg·g-1)高于在高岭土(1.07 mg·g-1)上,而且在矿物上存在解吸滞留现象,说明GO与矿物之间存在不可逆的相互作用。(4)深入研究了GO、环境介质(凹凸棒)与U(Ⅵ)三者之间的相互作用。研究发现凹凸棒与GO的相互作用会抑制GO对U(Ⅵ)的吸附能力,但是会促进凹凸棒的吸附能力,这是因为GO自身的吸附位点大于凹凸棒,GO与凹凸棒的相互作用会占据GO自身的吸附位点。离子强度和pH都会对三者之间的相互作用产生影响。