تعداد نشریات | 161 |
تعداد شمارهها | 6,533 |
تعداد مقالات | 70,506 |
تعداد مشاهده مقاله | 124,125,912 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 97,234,084 |
بررسی برخی از عوامل مؤثر بر پایداری نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در محیطهای آبی | ||
تحقیقات آب و خاک ایران | ||
مقاله 18، دوره 47، شماره 1، اردیبهشت 1395، صفحه 185-195 اصل مقاله (703.87 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijswr.2016.57990 | ||
نویسندگان | ||
محمود فاضلی سنگانی* ؛ علیرضا آستارائی؛ امیر فتوت؛ حجت امامی | ||
دانشگاه فردوسی مشهد | ||
چکیده | ||
با توجه به پتانسیل بالای نانوذرات آهن صفر ظرفیتی (NZVI) در رفع آلایندههای مختلف از منابع آب سطحی و زیرزمینی، بررسی عوامل کنترل کننده پایداری این ذرات در محیطهای آبی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این پژوهش اثر پوشش سطحی نانوذره و ویژگیهای محلول زمینه شامل غلظت نانوذره، قدرت یونی، نوع الکترولیت و مقدار ماده آلی محلول بر پایداری NZVI در محیطهای آبی بررسی شد. چهار آزمایش فاکتوریل دو فاکتوری در قالب طرح کاملاً تصادفی و در سه تکرار برای بررسی اثر پوشش سطحی و هر یک از چهار ویژگی محلول زمینه بر پایداری سوسپانسیون NZNI انجام شد. برای این منظور ابتدا NZVI بدون پوشش (B-NZVI) و با پوشش سطحی کربوکسی متیل سلولز (CMC- NZVI) سنتز و ویژگیهای آن تعیین شد. سپس سوسپانسیونهایی در سطوح مختلف هر یک از ویژگیهای مورد بررسی در آب مقطر تهیه شد و دو شاخص قطر هیدرودینامیکی و پتانسیل زتا در هر یک از سوسپانسیونها اندازهگیری شد. نتایج بدست آمده نشان داد که سوسپانسیون CMC- NZVI در همه محلولهای مورد بررسی دارای پایداری بیشتر از B-NZVI بود. افزایش غلظت نانوذره، قدرت یونی و ظرفیت کاتیون محلول زمینه با افزایش قطر هیدرودینامیکی و کاهش پتانسیل زتا باعث هماوری بیشتر NZNI و پایداری کمتر سوسپانسیون شد. در مقابل افزایش میزان ماده آلی محلول منجر به پایداری بیشترسوسپانسیون NZNI شد. نتایج همچنین نشان داد که اثر متقابل معنیداری بین نوع نانوذره و ویژگیهای محلول به دلیل وجود پوشش CMC وجود دارد. به طوریکه تأثیرپذیری B-NZVI از تغییرات شیمی محلول بیشتر از CMC- NZVI است. | ||
کلیدواژهها | ||
پتانسیل زتا؛ قطر هیدرودینامیکی؛ کربوکسی متیل سلولز؛ نانوذره آهن صفر ظرفیتی | ||
مراجع | ||
Biswal, D.R. and Singh, R.P. (2004). Characterisation of carboxymethyl cellulose and polyacrylamide graft copolymer. Carbohydrate Polymers, 57(4), 379-387. Chen, K.L. and Elimelech, M. (2007). Influence of humic acid on the aggregation kinetics of fullerene (C-60) nanoparticles in monovalent and divalent electrolyte solutions. Journal of Colloid and Interface Science, 309(1), 126-134. Cirtiu, C.M., Raychoudhury, T., Ghoshal, S., and Moores, A. (2011). Systematic comparison of the size, surface characteristics and colloidal stability of zero valent iron nanoparticles pre- and post-grafted with common polymers. Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects, 390(1-3), 95-104. Cundy, A.B., Hopkinson, L., and Whitby, R.L.D. (2008). Use of iron-based technologies in contaminated land and groundwater remediation: A review. Science of the Total Environment, 400(1-3), 42-51. Derjaguin, B. V. and Landau, L. D. (1941). Theory of the stability of strongly charged lyophobic sols and of the adhesion of strongly charged particles in solutions of electrolytes. Acta physic-chimica. U.R.S.S., 14, 633-662. Dong, H. and Lo, I.M. (2013). Influence of humic acid on the colloidal stability of surface-modified nano zero-valent iron. Water Research, 47(1), 419-27. El Badawy, A.M., Luxton, T.P., Silva, R.G., Scheckel, K.G., Suidan, M.T., and Tolaymat, T.M. (2010). Impact of environmental conditions (pH, ionic strength, and electrolyte type) on the surface charge and aggregation of silver nanoparticles suspensions. Environmental Science & Technology, 44(4), 1260-6. Fatisson, J., Ghoshal, S., and Tufenkji, N. (2010). Deposition of carboxymethylcellulose-coated zero-valent iron nanoparticles onto silica: roles of solution chemistry and organic molecules. Langmuir, 26(15), 12832-40. French, R.A., Jacobson, A.R., Kim, B., Isley, S.L., Penn, R.L., and Baveye, P.C. (2009). Influence of Ionic Strength, pH, and Cation Valence on Aggregation Kinetics of Titanium Dioxide Nanoparticles. Environmental Science & Technology, 43(5), 1354-59. Godinez, I.G. and Darnault, C.J.G. (2011). Aggregation and transport of nano-TiO2 in saturated porous media: Effects of pH, surfactants and flow velocity. Water Research, 45(2): 839-851. Greenwood, R; Kendall, K. (1999). Electroacoustic studies of moderately concentrated colloidal suspensions. Journal of the European Ceramic Society, 19 (4), 479–488. He, F., Zhang, M., Qian, T.W., and Zhao D.Y. (2009). Transport of carboxymethyl cellulose stabilized iron nanoparticles in porous media: Column experiments and modeling. Journal of Colloid and Interface Science, 334(1), 96-102. Hotze, E.M., Phenrat, T., and Lowry, G.V. (2010). Nanoparticle Aggregation: Challenges to Understanding Transport and Reactivity in the Environment. Journal of Environmental Quality, 39(6), 1909-1924. Hu, J.D., Zevi, Y., Kou X.M., Xiao J., Wang X.J., and Jin, Y. (2010). Effect of dissolved organic matter on the stability of magnetite nanoparticles under different pH and ionic strength conditions. Science of the Total Environment, 408(16), 3477-89. Hunter, R.J. (1988). Zeta Potential in Colloid Science: Principles and Applications, Academic Press, UK. Hyung, H., Fortner, J.D., Hughes, J.B., and Kim, J. H. (2007). Natural Organic Matter Stabilizes Carbon Nanotubes in the Aqueous Phase. Environmental Science and Technology, 41(1), 179-184. Krajangpan, S., Chisholm, B.J., Kalita, H., and Bezbaruah, A.N. (2008). Challenges in Groundwater Remediation with Iron Nanoparticles: Enabling Colloidal Stability, in: T. Zhang, Surampalli, R., and Zhang, W. (Ed.), Nanotechnologies for Water Environment Applications. (pp. 191-212). American Society for Civil Engineers. Lebovka, N. (2014). Aggregation of Charged Colloidal Particles, in: M. Müller (Ed.), Polyelectrolyte Complexes in the Dispersed and Solid State I. (pp. 57-96). Springer Berlin Heidelberg. Li, X., Elliot, W.L., and Zhang, W. (2006). Zero-Valent Iron Nanoparticles for Abatement of Environmental Pollutants: Materials and Engineering Aspects. Critical Reviews in Solid State and Material Science, 31, 111-122. Li, X. and Lenhart, J.J. (2012). Aggregation and Dissolution of Silver Nanoparticles in Natural Surface Water. Environmental Science and Technology, 46(10), 5378-5386. Lien, H.L., Elliott, D.S., Sun, Y.P., and Zhang, W.X. (2006). Recent Progress in ZeroValent Iron Nanoparticles for Groundwater Remediation. Journal of Environmental Engineering and Management, 16 (6), 371-380. Macpherson, S.A., Webber, G.B. and Moreno-Atanasio, R. (2012). Aggregation of nanoparticles in high ionic strength suspensions: Effect of Hamaker constant and particle concentration. Advanced Powder Technology, 3(4), 478-484. McPherson, A.W., Goltz, M.N., Agrawal, A. (2013) Pollutant Degradation by Nanoscale Zero Valent Iron (nZVI): Role of Polyelectrolyte Stabilization and Catalytic Modification on nZVI Performance, Interactions of Nanomaterials with Emerging Environmental Contaminants. (pp. 159-191). American Chemical Society. Omar, F.M., Aziz, H.A. and Stoll, S. (2014). Aggregation and disaggregation of ZnO nanoparticles: Influence of pH and adsorption of Suwannee River humic acid. Science of the Total Environment, 468, 195-201. Petosa, A.R., Jaisi, D.P., Quevedo, I.R., Elimelech, M., and Tufenkji, N. (2010). Aggregation and Deposition of Engineered Nanomaterials in Aquatic Environments: Role of Physicochemical Interactions. Environmental Science and Technology, 44, 6532-6549. Phenrat, T., Kim, H.J., Fagerlund, F., Illangasekare, T., Tilton, R.D., and Lowry, G.V. (2009). Particle size distribution, concentration, and magnetic attraction affect transport of polymer-modified Fe(0) nanoparticles in sand columns. Environmental Science and Technology, 43, 5079-85. Phenrat, T., Saleh, N., Sirk, K., Kim, H.J., Tilton, R.D., and Lowry, G.V. (2008). Stabilization of aqueous nanoscale zerovalent iron dispersions by anionic polyelectrolytes: adsorbed anionic polyelectrolyte layer properties and their effect on aggregation and sedimentation. Journal of Nanoparticle Research, 10, 795-814. Phenrat, T., Saleh, N., Sirk, K., Tilton, R.D., and Lowry. G.V. (2007). Aggregation and sedimentation of aqueous nanoscale zerovalent iron dispersions. Environmental Science and Technology, 41, 284-290. Raychoudhury, T., Tufenkji, N. and Ghoshal, S. (2012). Aggregation and deposition kinetics of carboxymethyl cellulose-modified zero-valent iron nanoparticles in porous media. Water Research, 46(6), 1735-44. Sagee, O., Dror, I., and Berkowitz B. (2012). Transport of silver nanoparticles (AgNPs) in soil. Chemosphere, 88, 670-675. Saleh, N.B., Pfefferle, L.D., and Elimelech, M. (2010). Influence of Biomacromolecules and Humic Acid on the Aggregation Kinetics of Single-Walled Carbon Nanotubes. Environmental Science and Technology, 44(7), 2412-2418. Sun, Y.P., Li, X.q., Cao, J., Zhang, W.x., and Wang, H.P. (2006) Characterization of zero-valent iron nanoparticles. Advances in Colloid and Interface Science, 120, 47-56. Suttiponparnit, K., Jiang, J.K., Sahu, M., Suvachittanont, S., Charinpanitkul, T., and Biswas P. (2011) Role of Surface Area, Primary Particle Size, and Crystal Phase on Titanium Dioxide Nanoparticle Dispersion Properties. Nanoscale Research Letters, 6(27), 1-8. Tiraferri, A., Chen, K.L., Sethi R., Elimelech, M. (2008). Reduced aggregation and sedimentation of zero-valent iron nanoparticles in the presence of guar gum. Journal of Colloid and Interface Science, 324, 71-79. Tratnyek, P.G. and Johnson, R.L. (2006). Nanotechnologies for Environmental Cleanup. Nanotoday, 1(2), 44-48. Van Hoecke, K., De Schamphelaere, K.A.C., Van der Meeren, P., Smagghe, G., and Janssen, C.R. (2011). Aggregation and ecotoxicity of CeO2 nanoparticles in synthetic and natural waters with variable pH, organic matter concentration and ionic strength. Environmental Pollution, 159, 970-976. Verwey, E. J. W.; Overbeek, J. Th. G. (1948), Theory of the stability of lyophobic colloids, Amsterdam: Elsevier Wang, P., Shi, Q.H., Liang, H.J., Steuerman, D.W., Stucky, G.D., Keller, A.A. (2008a). Enhanced EnvironmentalMobility of Carbon Nanotubes in the Presence of Humic Acid and Their Removal from Aqueous Solution. Small, 4(12), 2166-2170. Wang, Y.G., Li, Y.S. and Pennell, K.D. (2008b). Influence of electrolyte species and concentration on the aggregation and transport of fullerene nanoparticles in quartz sands. Environmental Toxicology and Chemistry, 27(9), 1860-1867. Yin, K., Lo, I.M.C., Dong, H.R., Rao, P.H., and Mak, M.S.H. (2012). Lab-scale simulation of the fate and transport of nano zero-valent iron in subsurface environments: Aggregation, sedimentation, and contaminant desorption. Journal of Hazardous Materials, 227, 118-125. Zhang, W.x. (2003). Nanoscale Iron Particles for Environmental Remediation: An Overview. Journal of Nanoparticle Research, 5(3-4), 323-332. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,264 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,434 |