Name: Le transport des nanotubes de carbone modifiés en surface par une colonne de sol (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 26 s
Description: Découvrez la fonctionnalisation des nanotubes de carbone multi-parois et leur transport dans des colonnes de sable siliceux. Cette méthode permet d'évaluer l'impact de la modification de surface sur la rétention des nanoparticules.

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Les auteurs tiennent à remercier le Département des sciences de la Terre de l’Université d’Uppsala pour leur soutien à une partie de cette recherche.

1. La fonctionnalisation des nanotubes de carbone multiparois <ol><li> Effectuer toute l&#39;étape de fonctionnalisation intérieur d&#39;une hotte, en utilisant des lunettes de sécurité, des gants et une blouse de laboratoire. Mesurer 24 ml d&#39;acide sulfurique et 8 ml d&#39;acide de nitrate à l&#39;aide d&#39;une éprouvette graduée, puis les transférer dans un bécher. Ajouter 32 mg de MWCNT non traitées dans un bécher à l&#39;aide d&#39;étain contenant en aluminium à une balance analytique (concentration finale doit être de 1 mg / ml de mélange acide). </li><li> Premièrement, gardez le bécher avec MWCNT et le mélange acide dans le nettoyeur à ultrasons (de bain) pendant 2 heures à température ambiante. Ensuite, la chaleur et remuer la solution MWCNT-acide pendant 5 heures à 90 ° C en utilisant une plaque chauffante. </li><li> Filtrer la suspension CNT avec une membrane filtrante de PTFE diamètre de 0,2 um pores placé sur un support de filtre, et d&#39;utiliser le vide pour aider filtration. Effectuez la partie de filtration par portion et utiliser plusieurs membranes filtrantes (environ 1/4 de e du mélange ci-dessus par portion pour un filtre). Ajouter de l&#39;eau bouillantependant le processus de filtration pour filtrer la solution acide jusqu&#39;à ce que le pH du mélange soit supérieur à 5. </li><li> Toujours casser le vide avant d&#39;être éteint et ne pas introduire quoi que ce soit dans le système de vide. Utiliser un bêcher conique pour recueillir le liquide des déchets. </li><li> Verser l&#39;acide filtré dans un conteneur à déchets (envoyer le conteneur à déchets dans une installation de traitement des déchets ou de diluer le liquide avant de vider dans l&#39;évier en ajoutant au moins dix fois de l&#39;eau du robinet). </li><li> Transférez les membranes filtrantes avec MWCNTs retenus en évaporation plats et mis les petits plats dans le dessiccateur (contient environ 100 g de gel de silice) et de créer un environnement de vide (laisser le vide pendant environ 1 h) pour CNT pour compléter le séchage (environ 24 heures ). <ol><li> Grattez les NTC sur les membranes à l&#39;aide attentivement spatule et transférer les particules dans un récipient propre. Peser le MWCNTs poudre et étiqueter le récipient pour une utilisation future. </li></ol></li></ol> 2. Poronous Médias pour les expériences de transport <ol><li> Préparer une solution de HCl 0,1 M pour le lavage acide de sable de silice. <ol><li> Effectuer toutes ces étapes à l&#39;intérieur d&#39;une hotte avec des lunettes de sécurité, des gants et une blouse de laboratoire. Ajouter 1 L d&#39;eau désionisée à un flacon de 2 litres. Mesurer 8 ml de HCl à 37% en utilisant une éprouvette graduée. </li><li> Ajouter le HCl dans le de l&#39;eau déminéralisée avec soin. Agiter le ballon avec précaution pour aider le mélange. </li></ol></li><li> Laver le sable avec la solution préparée HCl. <ol><li> Peser environ 1000 g sable. Ajouter 1/3 de sable dans le ballon avec la solution HCl et agiter le flacon deux fois pour aider à mélanger puis ajouter reste du sable (1/3 du sable à chaque fois). </li><li> Agiter le flacon à trois reprises et laisser l&#39;acide de sable pendant 30 minutes. </li><li> Verser le liquide hors du flacon dans le récipient de déchets acides et rincer le sable avec de l&#39;eau désionisée au moins 8 fois. </li></ol></li><li> Laver le sable avec un 2 O 2 H. <ol><li> Ajouter 700 ml d&#39;eau déminéralisée dansle ballon avec du sable puis mesurer 40 ml de 30% de H 2 O 2 en utilisant une éprouvette graduée. </li><li> Ajoutez le 2 O 2 H solution dans le flacon avec du sable et secouer deux fois pour aider à mélanger. Ajouter ensuite encore 40 ml de 30% de H 2 O 2 solution 3 fois jusqu&#39;à ce que 160 ml de H 2 O 2 total dans la fiole. </li><li> Agiter et mélanger la solution et le sable à chaque fois et laisser la solution 2 O 2 H avec du sable pendant 40 minutes pour permettre à la réaction soit terminée. Agiter le flacon et mélanger le sable avec une tige en plastique toutes les 10 min. </li><li> Décanter le liquide jusqu&#39;à l&#39;évier et laisser couler l&#39;eau du robinet pendant 30 secondes. </li></ol></li><li> Rincer et sécher le sable. <ol><li> Rincer sable avec de l&#39;eau déminéralisée au moins 8 fois pour se débarrasser de toute solution ou à gauche par rapport aux produits de réaction. Bien remuer lors du rinçage. </li><li> Mettez flacon de sable rincé dans un four (105 ° C) pendant 24 heures à sécher, puis prendre le sable du four à l&#39;aidefour-mitaine et laissez au comptoir pendant 2 h pour le sable pour refroidir. </li><li> Transférer le sable propre dans un récipient en plastique. Marquer le récipient et le placer dans un plateau approprié pour être prêt à l&#39;emploi. </li></ol></li></ol> 3. Expériences de colonne <ol><li> Préparation de la solution de fond. <ol><li> Préparer la chimie de la solution de fond appropriée pour l&#39;expérience de colonne. </li><li> Utilisation HCl 0,1 M et 0,1 M solutions de NaOH pour ajuster le pH et de sel de NaCl pour obtenir une force ionique appropriée pour l&#39;expérience suivante. </li></ol></li><li> sélection de colonne. <ol><li> Choisir une colonne de 2,5 cm de diamètre et 15 cm de longueur pour cette expérience verre (pH: 5 et de la force ionique: 2 mM dans la présente étude). Utiliser un filtre à mailles d&#39;acier (0,2 mm) sur les deux côtés de la colonne de verre. </li><li> Rincer les tubes reliés à la colonne et remplir avec une solution de fond (ou solution MWCNTs jusqu&#39;à ce que la vanne 3 voies pour contrôler le type d&#39;écoulement du liquide (MWCNTs solution ou de la solution de fond), comme illustré sur la figure 1. </li></ol></li><li> Wet-garniture de la colonne. <ol><li> Peser le sable propre sur une échelle et de prendre 124 g de sable propre pour la taille de la colonne sélectionnée. </li><li> Utilisation d&#39;une pompe péristaltique de grande précision. Étalonner la pompe pour atteindre 2 ml / min de débit des liquides. </li><li> Démarrer la pompe pour remplir la colonne par le bas jusqu&#39;à ce que le niveau d&#39;eau se trouve à quelques centimètres au-dessus du fond de la colonne. Mettez environ 1/10 e de la sable, mesurée à la fois dans la colonne mais assurez-vous que le niveau de sable ne vient pas au-dessus du niveau d&#39;eau dans la colonne. Continuer le débit d&#39;eau à la colonne continue de rester au-dessus du niveau du sable. </li><li> Fermez le bouchon de colonne avec maille de filtre approprié après le remplissage complet. </li><li> Laisser la colonne à garnissage à écoulement pendant au moins une heure. Les différents paramètres de la colonne sont indiqués dans le Tableau 1. </li></ol></li><li> test de Tracer. <ol><li> Sacidulée l&#39;expérience de la colonne avec un essai de traçage avant les expériences de solutions MWCNT. </li><li> Placez la vanne 3 voies à la solution de traceur (à l&#39;aide alimentaire traceur couleur à 20 mg / L) pour commencer l&#39;expérience. </li><li> Recueillir les échantillons de sortie de la colonne à toutes les 2 min (soit 4 ml / échantillons dans chaque tube d&#39;échantillonnage) en utilisant le collecteur de fractions connecté comme représenté sur la figure 1. </li><li> Continuer d&#39;injecter la solution de traceur pour un volume de 4,32 pores (ce est à dire, la solution passe 4,32 fois de l&#39;espace vide total des pores dans la colonne remplie de sable), qui est aussi appelé la phase I de l&#39;expérience. </li><li> Mettez la vanne 3 voies se écouler la solution de fond (eau DI dans le cas de l&#39;expérience de traceur) pour un autre volume de pores 4,32. </li></ol></li><li> Préparation de la solution de MWCNT. <ol><li> Ajouter un dispersée, une solution de MWCNT fonctionnalisé en plaçant 15 mg de MWCNT fonctionnalisés dans un bêcher de 300 ml contenant 200 ml de solution aqueuse (avec solutio souhaitéen chimie-à-dire, pH 5 et 2 mM de résistance ionique à l&#39;état expérimental actuel) et en utilisant une sonde d&#39;homogénéisation aux ultrasons placé dans le bêcher (avec 40% de la puissance de sortie pendant 15 min). Mélanger la solution de MWCNT dispersée avec encore 800 ml de la même solution aqueuse pour obtenir la concentration de MWCNT 15 mg / L. </li><li> Effectuer microscopie électronique à balayage (MEB) analyse d&#39;image de la solution mère pour leur taille et la forme de la nanoparticule après fonctionnalisation. </li></ol></li><li> Expérience de transport MWCNT. <ol><li> Placez la vanne 3 voies à la solution de MWCNT pour commencer l&#39;expérience de la colonne. </li><li> Recueillir les échantillons de sortie de la colonne à chaque deux minutes en utilisant le collecteur de fractions connecté. </li><li> Injecter la solution MWCNT pour un volume de 4,32 pores (de la phase I de l&#39;expérience). </li><li> Placez la vanne 3 voies se écouler la solution de fond pour un autre volume de 4,32 pores, qui est appelé la phase II de l&#39;expérience. </li><li> Changez le tube d&#39;injection de background solution dans la bouteille d&#39;eau DI (après l&#39;arrêt de la pompe pendant un moment pour éviter l&#39;entrée d&#39;air du tube) et continuer le flux pour un autre volume de 4,32 pores, qui est appelé la phase III de l&#39;expérience. </li></ol></li><li> L&#39;analyse des échantillons. <ol><li> Transférez tous les échantillons de tubes de collecteur de fraction dans un rack de tube. </li><li> Préparer un spectrophotomètre UV / VIS pour l&#39;analyse de l&#39;échantillon, ce est à dire, trouver la longueur d&#39;onde de balayage appropriée pour la quantification des échantillons prélevés. Utilisez 400 nm pour une solution MWCNT et une longueur d&#39;onde de 333 nm pour la solution de traceur. </li><li> Analyser tous les échantillons prélevés dans la colonne au cours des phases I, II, et III en utilisant une cuvette à 400 nm de longueur d&#39;onde (ou une longueur d&#39;onde différente se il est jugé plus approprié à l&#39;étape précédente) et stocker les données. </li><li> Récupérer les données de l&#39;spectrophotomètre et les tracer en fonction du temps ou du volume des pores pour obtenir des courbes de rupture comme le montrent les résultats représentatifs (par exemple, la Figure3). </li><li> Effectuer l&#39;analyse de la taille (diamètre hydrodynamique) d&#39;échantillons d&#39;entrée et de sortie à l&#39;aide de calibreur zêta et effectuer la visualisation étudié pour les deux échantillons d&#39;entrée et de sortie en utilisant la microscopie électronique à balayage. </li></ol></li></ol>

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Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.

Effet de fonctionnalisation MWCNT Comme la figure 2 confirme la stabilité de MWCNT fonctionnalisés, la différence observée dans le volume élué de MWCNT était due à fonctionnalisation et en particulier en raison de l&#39;addition d&#39;un groupe carboxyle (-COOH) des groupes à la surface des MWCNT (figures 3 et 4). Dans le processus de fonctionnalisation similaire, la présence d&#39;oxygène a été confirmée par X-ray spectrosc...

Avec le développement récent dans les nanotechnologies qui utilise différents types de nanoparticules pour améliorer un certain nombre de technologies dans des secteurs comme la technologie de l&#39;information, l&#39;énergie, les sciences environnementales, la médecine, la sécurité intérieure, la sécurité alimentaire, et le transport; une compréhension approfondie du transport et la rétention des nanoparticules dans le sol et les eaux souterraines est essentiel pour l&#39;évaluation des risques ainsi que des applications environnementales des nanoparticules manufacturées 1-3. Les nanotubes de carbone (NTC) sont une des nanoparticules à base de carbone produites plus 2,4. NTC sont la forme longue et cylindrique de graphène avec un diamètre généralement inférieur à 100 nm et une longueur dans la plage de 100 nm à 50 um. Ils ont des propriétés uniques, qui ont accéléré leur utilisation dans de nombreuses applications, telles que l&#39;électronique, l&#39;optique, les cosmétiques et la technologie biomédicale (par exemple, les matériaux composites) 5. Avec l&#39;utilisation accrue, il ya aussi une augmentation de la rISK à l&#39;exposition humaine et les effets sur la santé ainsi que des conséquences écologiques indésirables suivants CNT et d&#39;autres nanomatériaux à base de carbone disposition pour l&#39;environnement 5-8. En l&#39;absence de modifications de surface (non fonctionnalisés), les NTC sont extrêmement hydrophobe et ont tendance à se agréger dans une solution aqueuse. NTC fonctionnalisés peuvent, cependant, restent dispersées et stable dans des solutions aqueuses et sont utilisés à des fins biomédicales telles que la livraison de drogue 9. Ici, il est essentiel que les NTC restent dispersées et mobilisés, de sorte que le médicament peut être délivré dans le corps humain 10. D&#39;autre part, à réduire les risques environnementaux, il ya un besoin pour des études portant sur ​​la façon d&#39;immobiliser les NTC afin d&#39;éviter leur entrée dans les aquifères et des ressources d&#39;eau potable 11. Des études récentes ont signalé l&#39;effet toxique de NTC sur les organismes vivants et aussi des risques pour les écosystèmes en termes de NTC qui entrent et qui se accumulent dans les chaînes alimentaires, carNTC sont difficiles à biodégrader 5,8. Même avec les systèmes de barrière dans les décharges contenant des nanotubes de carbone, il peut être possible pour les CNT à passer à travers les barrières. Dans de tels cas NTC pourraient entrer en réservoirs d&#39;eau souterraine et les masses d&#39;eau de surface. Comme les règlements d&#39;élimination de la CNT ne sont pas bien définis et des mécanismes de transport sont mal compris, une meilleure compréhension de la mobilité des NTC est nécessaire de formuler et de conception de systèmes d&#39;élimination appropriée 12. Par conséquent, il est important d&#39;étudier et de comprendre le devenir et le transport des NTC dans les milieux poreux et l&#39;effet de facteurs physiques et chimiques couramment présents dans l&#39;environnement souterrain sur la surface modifiée rétention CNT. Un certain nombre de recherches ont été menées sur l&#39;effet de la taille de grains de collecteur 13-15, débit 16, et les propriétés de surface des grains 17 sur le transport des nanoparticules dans les milieux poreux. Cependant, des enquêtes systématiques sur l&#39;effet de solutchimie ions (tels que le pH et la force ionique) sur le dépôt possible sur les surfaces collectrices sont encore limitées 18-20. En outre, l&#39;effet combiné de facteurs physiques, chimie de la solution du milieu, et les propriétés de surface des nanotubes de carbone ne est pas bien comprise et varie dans la littérature différente. Dans cette étude, une méthode de préparation pour la modification de surface de MWCNTs sera démontré avec une colonne en laboratoire systématique emballé avec du sable nettoyés à l&#39;acide quartz sera utilisée pour étudier le transport, la conservation et la remobilisation de NTC à surface modifiée dans les milieux poreux saturés .

<table><tbody><tr><td>MWCNT</td><td>Cheap Tubes Inc., États-Unis</td><td>sku-03040304 Acheté</td><td>sous forme de poudre semi-fonctionnelle</td></tr><tr><td>Sable de quartz</td><td>Sibelco Nordic, Baskarp, Suède</td><td>B44</td><td>Acheté avec plus de 91 % de sable de silice</td></tr><tr><td>H2SO4</td><td>VWR</td><td>1.01833.2500</td><td>Pureté de 95 % à 97 %</td></tr><tr><td>HNO3</td><td>VWR</td><td>1.00441.1000</td><td>70 % de pureté</td></tr><tr><td>HCl VWR</td><td></td><td>1.00317.2500</td><td>37 %-38 % de pureté</td></tr><tr><td>H2O2</td><td>VWR</td><td>23615.248</td><td>30 % de pureté</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>VWR</td><td>1.06404.0500</td><td>99,5 % de pureté</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8045-500G</td><td>99,99 % pur pellets&nbsp ;</td></tr><tr><td>Homogénéisateur à ultrasons</td><td>Biologics Inc. Manassas, Virginie</td><td>Modèle 3000, 0-127-0002</td><td>Fonctionne pour un intervalle de temps fixe</td></tr><tr><td>Sonicateur (bain)</td><td>Kerry Ultrasonic Ltd</td><td>1808</td><td>Sonicateur à bain commun</td></tr><tr><td>Pompe péristaltique</td><td>Ismantec, Glattbrugg, Suisse</td><td>ISM931</td><td>Travail avec un tube en tygon dans la pompe</td></tr><tr><td>Spectrophotomètre</td><td>Hach Lange</td><td>DR500, LPV408.99.0001</td><td>Fonctionnement avec une cuvette manuelle ainsi qu’avec un échantillonnage automatisé</td></tr><tr><td>PH-mètre</td><td>Metrohm</td><td>781</td><td>Analyse du pH</td></tr><tr><td>Colonne en verre</td><td>Chromaflex</td><td>420830-1510</td><td>Colonne avec capuchon réglable</td></tr><tr><td>Collecteur de fractions</td><td>Spectrum Labs Europe</td><td>CF-2, 124846</td><td>Fixe à intervalle de temps régulier</td></tr><tr><td>Tubes collecteurs de fractions</td><td>VWR</td><td>212-9599</td><td>Tube</td></tr> <tr>en verre d’un volume de 6 ml<td>Plaque chauffante Thermo</td><td>Scientific</td><td>SP131320-33</td><td>Four à température réglable</td></tr><tr><td></td><td>Elektro Helios</td><td>259</td><td>Pour séchage au four de sable</td></tr><tr><td>Balance</td><td>Mettler Toledo</td><td>AE 160</td><td>Pour un poids précis</td></tr></tbody></table>

le transport des nanotubes de carbone modifiés en surface par une colonne de sol

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Les nanotubes de carbone (NTC) sont des nanoparticules largement fabriquées, qui sont utilisées dans un certain nombre de produits de consommation, tels que les articles de sport, l’électronique et les applications biomédicales. En raison de l’accélération de leur production et de leur utilisation, les NTC constituent un risque potentiel pour l’environnement s’ils sont rejetés dans les sols et les nappes phréatiques. Il est donc essentiel d’améliorer la compréhension actuelle du devenir dans l’environnement et du transport des NTC. Le transport et la rétention des NTC dans les milieux naturels et artificiels ont été rapportés dans la littérature, mais les résultats varient considérablement et ne sont donc pas concluants. Il existe un certain nombre de paramètres physiques et chimiques responsables de la variation de la rétention et du transport. Dans cette étude, une procédure complète de nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT) sélectionnés est présentée, à partir de leur modification de surface, jusqu’à un ensemble complet d’expériences en colonne de laboratoire dans des scénarios physiques et chimiques critiques. Les résultats indiquent que la stabilité des MWCNT disponibles dans le commerce est critique avec leur groupe fonctionnel de surface attaché, qui peut également influencer le transport et la rétention des MWCNT à travers le milieu environnant.

Effet de fonctionnalisation MWCNT La solution de MWCNT fonctionnalisé et dispersé a été scellé dans le récipient pour permettre à la solution d&#39;atteindre l&#39;équilibre. Il n&#39;y avait ni sédimentation ni l&#39;agrégation observée dans la solution mère après sonication, que le diamètre hydrodynamique de MWCNT (1619 ± 262 nm) dans la solution est restée la même pendant six mois de traitement par ultrasons (Figure 2). Pour étudier l&#39;effet de la fonc...

Les propriétés de surface d’une nanoparticule sont importantes pour leur interaction avec le milieu environnant. Par conséquent, la modification de la surface des nanotubes de carbone peut être essentielle pour leur transport et leur rétention dans les milieux poreux. Ici, des expériences sur colonne à l’échelle du laboratoire sont utilisées pour comprendre le transport et la rétention possibles de ces nanoparticules.

Le transport des nanotubes de carbone modifiés en surface par une colonne de sol

Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, ...

L'objectif général de l'expérience suivante est de démontrer une méthode de modification de surface de nanotubes de carbone à paroi multiple, ainsi que des expériences en colonne à échelle de laboratoire pour étudier le transport, la rétention et la remobilisation des nanotubes de carbone modifiés en surface. La fonctionnalisation de nanotubes de carbone disponibles commercialement est réalisée en ajoutant des groupes fonctionnels carbocycliques et hydroxyles à la surface des nanoparticules. Dans un deuxième temps, une solution stable de nanotubes de carbone est préparée pour des expériences d'écoulement en colonne.Les expériences de la colonne suivante sont réalisées à l’aide de sable de silice lavé à l’acide et de nanotubes de carbone fonctionnalisés. Après avoir soigneusement tassé le sable dans la colonne, on injecte la solution stable de nanotubes, puis la solution tampon et enfin de l’eau déionisée. Les résultats montrent que le processus de fonctionnalisation a un impact important sur la rétention globale des nanotubes de carbone à paroi multiple dans les types de sable sélectionnés.La démonstration de cette méthode fournit des directives pour la modification de surface des nanotubes de carbone et permet de comprendre l'impact du transport et de la rétention de ces nanoparticules dans le sol. Une démonstration visuelle de cette méthode est importante car certaines procédures, telles que la fonctionnalisation des nanoparticules, pourraient sinon être difficiles à reproduire. Une approche systématique, basée sur des expériences de laboratoire rigoureusement contrôlées, est essentielle pour comprendre et distinguer les différents effets.Concernant le comportement de transport des nanoparticules, une partie de la procédure expérimentale est réalisée par un étudiant en laboratoire. À l'intérieur d'une hotte aspirante et en portant des équipements de protection individuelle adaptés, Maria transfère 24 millilitres d'acide sulfurique concentré et 8 millilitres d'acide nitrique dans un bécher posé sur du papier d'aluminium. Elle pèse ensuite 32 milligrammes de nanotubes de carbone multicouche non traités et les ajoute à la solution acide.Sonicater le mélange de nanotubes et d'acide pendant deux heures à température ambiante. Chauffer ensuite la solution sous agitation pendant cinq heures à 90 degrés Celsius. Filtrer environ un quart de la suspension de nanotubes à travers un filtre de 0,2 micron.Filtrer le mélange à travers une membrane en PTFE de diamètre donné à l’aide d’un vide. Porter le pH du mélange à une valeur supérieure à cinq en ajoutant de l’eau bouillante pendant le processus de filtration. Répéter ensuite avec un filtre neuf jusqu’à ce que tout le matériau soit filtré.Prélève les membranes filtrantes et place-les dans un dessiccateur sous vide pendant environ 24 heures. Une fois les membranes complètement sèches, gratte les nanotubes des membranes et récupère la poudre obtenue pour des expériences ultérieures. Pour préparer d'abord le milieu poreux, prends huit millilitres d'acide chlorhydrique à 37 % et ajoute-les à un litre d'eau déionisée afin d'obtenir une solution 0,1 molaire en trois portions.Mélanger environ un kilogramme de sable à la solution acide. Laisser reposer le mélange pendant 30 minutes. Puis décantation de la solution acide et rincer le sable avec de l’eau déionisée au moins huit fois.Ensuite, ajoutez 700 millilitres d'eau déionisée suivis de 40 millilitres de peroxyde d'hydrogène à 30 % au flacon contenant le sable. Agitez le flacon deux fois pour mélanger la solution avec le sable. Ajoutez ensuite 40 millilitres supplémentaires de peroxyde d'hydrogène à 30 % au flacon.Mélanger encore trois fois. Après chaque ajout, agiter le mélange toutes les 10 minutes pendant un total de 40 minutes, puis décantation de la solution et rinçage du sable avec de l’eau déionisée au moins huit fois. Sécher le sable dans une étuve à 105 degrés pendant 24 heures, puis le laisser refroidir à température ambiante pendant deux heures avant l’humidification.Pour tasser la colonne, préparez la solution tampon avec du chlorure de sodium et ajustez le pH à l'aide d'acide chlorhydrique 0,1 molaire et d'hydroxyde de sodium 0,1 molaire. Utilisez une colonne en verre de 2,5 centimètres de diamètre et de 15 centimètres de longueur, munie à ses deux extrémités de filtres en mesh d'acier de 0,2 millimètre.Commencez par rincer et remplir le tube d'abord avec le traceur jusqu'au niveau du robinet, puis avec de l'eau désionisée, en éliminant l'air piégé dans le tube. Ensuite, étalonnez la pompe péristaltique à un débit de deux millilitres par minute. Démarrez la pompe pour remplir la colonne à partir du bas avec la solution tamoin.À mesure que le niveau de l'eau monte, ajoutez environ 12 grammes de sable à la fois, pour un total de 124 grammes. Boucher la colonne avec le filtre en maille une fois le remplissage terminé. Positionnez le robinet trois voies sur la solution de traçage.Ensuite, injecter la solution sur 4,32 volumes de porosité et collecter les échantillons du flux sortant à des intervalles de deux minutes, correspondant à quatre millilitres par échantillon. Puis, commuter le robinet vers de l'eau déionisée pour 4,32 autres volumes de porosité. Pour préparer l'expérience de transport, ajouter 15 milligrammes de nanotubes fonctionnalisés dans un bécher contenant 200 millilitres de la solution de fond, puis sonifier une sonde homogénéisatrice ultrasonique pendant 15 minutes.Ensuite, ajoutez 800 millilitres supplémentaires de solution et faites circuler la solution de fond à travers la colonne remplie de sable. Commencez ensuite la phase un de l'expérience en basculant le robinet à trois voies vers la solution de nanotubes. Injectez la solution et prélève les échantillons du flux sortant toutes les deux minutes, pendant 4,32 volumes de pore.Ensuite, faites circuler la solution de fond pendant encore 4,32 volumes de po. Continuez à prélever des échantillons toutes les deux minutes. Pour la phase finale de l'expérience, remplacez le tube d'injection par de l'eau déionisée et faites circuler pendant encore 4,32 volumes de po.Encore une fois, en prélevant des échantillons toutes les deux minutes, arrêtez la pompe. À la fin de cette phase, préparez un spectrophotomètre UV-visible pour l'analyse des échantillons. Effectuez le balayage de tous les échantillons de solution traçante recueillis à la longueur d'onde appropriée ici.333 nanomètres et de tous les échantillons de solution de nanotubes à 400 nanomètres. Tracer les données d'absorbance en fonction du temps afin de mieux comprendre le transport et la rétention des nanotubes. Les expériences ont été réalisées avec des nanotubes de carbone multicouches entièrement fonctionnalisés et moins fonctionnalisés.La concentration maximale de nanotubes entièrement fonctionnalisés dans les échantillons recueillis était plus élevée, ce qui indique qu'ils étaient plus mobiles que les nanotubes moins fonctionnalisés. Trois tailles de grains de sable de quartz ont ensuite été évaluées théoriquement : lorsque la taille des grains diminue, la capacité d'absorption maximale augmente, ce qui implique un dépôt plus important. Conformément à cela, moins de nanotubes ont été élués à partir du sable à grains fins que du sable à grains moyens ou grossiers.Enfin, trois expériences ont été réalisées afin d'étudier l'effet du débit sur la rétention des nanotubes. À des vitesses plus faibles, la concentration en nanotubes augmentait lentement, et une concentration stable n'était pas atteinte dans l'écoulement sortant au bout de 4,32 volumes de pore. Ceci est conforme à la littérature antérieure indiquant que les nanoparticules sphériques sont souvent moins mobiles et que les fluides plus lents après leur mise en place.Cette technique a permis aux chercheurs d'étudier minutieusement les différents facteurs physiques et chimiques qui contrôlent la mobilité des nanoparticules, comme les nanotubes de carbone, dans les systèmes du sol et des eaux souterraines. Ainsi, leur potentiel de dispersion dans l'environnement selon différentes conditions peut être évalué. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière d'effectuer des modifications de surface des nanotubes de carbone.Vous avez également vu comment réaliser une série d'expériences sur colonne afin d'étudier le transport, la rétention et la remobilisation de nanotubes de carbone dans un milieu forestier saturé.

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JoVE Journal

Chemistry

Chimie

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Moulage de fabrication, de densification, et une réplique de 3D Microstructures de nanotubes de carbone

Dans cette étude, l’objectif principal était de surveiller l’absorption cellulaire et l’exocytose éventuelle des nanotubes de carbone (NTC). Dans cette perspective, nous avons proposé ici une méthode unique utilisant la cytométrie en flux d’imagerie multispectrale permettant une quantification et une localisation des NTC dans un nombre statistiquement pertinent de cellules.

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