納米粒子是指粒度在1—100nm之間的粒子（納米粒子又稱超細(xì)微粒）。在自然環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)如土壤、水體、河川、湖泊、海洋、大氣和霧等之中，大量存在著納米粒子。納米粒子除了具有高表面活性及比表面積之外，它對(duì)于吸附或鍵結(jié)重金屬及有機(jī)化合物的能力非常強(qiáng)，在營(yíng)養(yǎng)物和污染物的循環(huán)、流通過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，在自然環(huán)境中扮演著重要的角色。但由于傳統(tǒng)收集納米粒子方法(超速離心法和注射器過(guò)濾法)收集時(shí)間長(zhǎng)且收集量少的弊端，故對(duì)環(huán)境中的納米粒子研究進(jìn)展較慢。基于上述原因，我們引入納米粒子高效收集裝置。

1 什么是納米粒子高效自動(dòng)收集裝置？

    納米粒子高效自動(dòng)收集裝置就是通過(guò)樣品自動(dòng)加壓裝置給加壓活塞一定的壓力并設(shè)置加壓時(shí)間，不斷將小于過(guò)濾膜孔徑的樣品透過(guò)濾膜，達(dá)到高效、大量收集納米粒子目的的一種納米粒子超過(guò)濾裝置。

2 納米粒子高效自動(dòng)收集裝置工作原理

3 與超速離心法和注射器過(guò)濾法的比較

表1 在超速離心機(jī)不同離心力的作用下顆粒沉降所需的時(shí)間(Tsao et al. 2009)

表2 (AUD)過(guò)濾不同顆粒所需時(shí)間與注射器過(guò)濾法的比較(Tsao et al. 2009)

注：NF表示不可行

4 黑土樣品及其收集的納米粒子

      (a) 黑土(<2000nm)              (b) 蒙脫石納米粒子(1-100nm)

5 四種顆粒大小的沸石的透射電子顯微鏡圖和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?cè)韴D

     從左邊電鏡圖中可以看出，450-2000nm的沸石(A)和100-450nm的沸石(B)的形狀是不規(guī)則的，而25-100nm的沸石(C)和1-25nm的沸石(D)形狀是球狀的。從右邊的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?cè)韴D可以看出，物理化學(xué)風(fēng)化作用導(dǎo)致沸石的結(jié)構(gòu)從結(jié)晶性膠體轉(zhuǎn)變?yōu)榇谓Y(jié)晶性和非結(jié)晶性的納米粒子，zui后變成方鈉石結(jié)構(gòu)。對(duì)沸石轉(zhuǎn)變成納米粒子原理的認(rèn)識(shí)對(duì)于了解環(huán)境中納米粒子的演變過(guò)程和在維持生態(tài)完整性上的作用意義重大。

6 紅壤中納米粒子透射電子顯微鏡(TEM)圖

I: 伊利石 K:高嶺石 G:針鐵礦 H:赤鐵礦

    從圖a中可以看出，赤鐵礦覆蓋在高嶺石的表面，與高嶺石聚合在一起；從圖b中可以看出，伊利石和赤鐵礦聚合在一起。