Name: Vervoer van oppervlakte-gemodificeerde koolstof nanobuisjes via een bodem Column (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-04-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 26 s
Description: Leer een methode voor oppervlaktemodificatie van multiwall-koolstofnanobuizen en laboratoriumschaal kolomexperimenten om transport en retentie in poreuze media te onderzoeken.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen de steun van het Department of Earth Sciences, Uppsala University bedanken voor het ondersteunen van een deel van dit onderzoek.

1. Functionalisering van meerwandige koolstof nanobuisjes <ol><li> Voer de gehele functionaliseringsstap in een zuurkast, met behulp van de veiligheid bril, handschoenen en een laboratoriumjas. Meet 24 ml zwavelzuur en 8 ml nitraat zuur met behulp van een maatcilinder, en vervolgens overbrengen in een bekerglas. Voeg 32 mg onbehandeld MWCNTs in een bekerglas met aluminiumfolie container op een analytische balans (eindconcentratie dient 1 mg / ml zuur mengsel). </li><li> Ten eerste houdt het bekerglas met MWCNT en zuur mengsel in de ultrasoon reiniger (bad) gedurende 2 uur bij KT. Vervolgens warmte en roer de MWCNT-zure oplossing gedurende 5 uur bij 90 ° C met een hete plaat. </li><li> Filter de CNT ophanging met een 0,2 micrometer poriedoorsnede PTFE filter membraan geplaatst op een filterhouder, en het gebruik van vacuüm filtratie helpen. Voer de filtratie deel door deel en maken gebruik van verschillende filter membranen (ongeveer 1/4 e van bovengenoemde mengsel per portie voor een filter). Voeg kokend waterTijdens filtratieproces uitfilteren de zure oplossing totdat de pH van het mengsel groter is dan 5. </li><li> Breken altijd het vacuüm voordat deze is uitgeschakeld en niet om iets in het vacuüm systeem in te voeren. Gebruik een conische beker om het afval vloeistof op te vangen. </li><li> Giet gefilterd zuur in een afvalcontainer (de afvalcontainer te sturen naar een behandeling afvalvoorziening of verdunnen van de vloeistof voor dumpen hem in de gootsteen door het toevoegen van ten minste tien keer van leidingwater). </li><li> Breng de filter membranen met ingehouden MWCNTs in verdampen gerechten en zet de gerechten in de exsiccator (bevat ongeveer 100 g silicagel) en het creëren van een vacuüm omgeving (laat het vacuüm op ongeveer 1 uur) voor de CNT aan het drogen te voltooien (ongeveer 24 uur ). <ol><li> Schraap de CNT uit de membranen voorzichtig met een spatel en breng de deeltjes in een schone container. Weeg de MWCNTs poeder en het etiket van de container voor toekomstig gebruik. </li></ol></li></ol> 2. PoroAmerikaanse media voor Transport Experimenten <ol><li> Bereid 0,1 M HCl-oplossing voor het met zuur van silica zand. <ol><li> Voer alle volgende stappen in een zuurkast met veiligheids bril, handschoenen en laboratoriumjas. Voeg 1 L gedeïoniseerd water om een ​​2 L kolf. Maatregel 8 ml 37% HCl met behulp van een maatcilinder. </li><li> Voeg de HCl in de gedeïoniseerd water zorgvuldig. Schud de kolf zorgvuldig om te helpen mengen. </li></ol></li><li> Was het zand met de bereide HCl oplossing. <ol><li> Wegen ongeveer 1.000 g zand. Voeg 1/3 van zand in de kolf met de HCl-oplossing en schud de kolf tweemaal te helpen mengen voeg dan rest van het zand (1/3 van het zand elke keer). </li><li> De erlenmeyer drie keer en laat het zuur met zand gedurende 30 min. </li><li> Giet de vloeistof uit de kolf met zure afval container en spoel het zand met gedeïoniseerd water minstens 8 keer. </li></ol></li><li> Was het zand met een H 2 O 2 oplossing. <ol><li> Voeg 700 ml gedeïoniseerd water inde kolf met zand en meet dan 40 ml 30% H 2 O 2-oplossing met behulp van een maatcilinder. </li><li> Voeg de H 2 O 2-oplossing in fles met zand en schud twee keer om te helpen mengen. Voeg vervolgens nog 40 ml 30% H 2 O 2 oplossing 3 maal tot er 160 ml H 2 O 2 totaal in de kolf. </li><li> Schud en meng de oplossing en zand telkens en laat de H 2 O 2 oplossing met zand gedurende 40 min om de reactie af. Schud de kolf en roer het zand met een plastic staafje elke 10 min. </li><li> Schenk de vloeistof naar beneden naar de gootsteen en lopen leidingwater voor 30 sec. </li></ol></li><li> Spoel en droog het zand. <ol><li> Spoelen zand met gedeïoniseerd water minstens 8 keer om zich te ontdoen van enige oplossing of die overblijven reactieproducten. Schud en roer grondig wanneer spoelen. </li><li> Zet fles met gespoeld zand in een oven (105 ° C) gedurende 24 uur te drogen, neem dan zand uit de oven met behulpoven-want en vertrekken aan de balie 2 uur voor het zand om af te koelen. </li><li> Breng het schone zand in een plastic container. Markeer de container en plaats deze in een geschikte plank klaar voor gebruik zijn. </li></ol></li></ol> 3. Kolom Experimenten <ol><li> Bereiding van achtergrond oplossing. <ol><li> Bereid geschikte achtergrond oplossing chemie voor de kolom experiment. </li><li> Met 0,1 M HCl en 0,1 M NaOH oplossing om de pH en NaCl zout stel passende ionsterkte voor volgende experiment bereiken. </li></ol></li><li> Column selectie. <ol><li> Kies een glazen kolom van 2,5 cm diameter en 15 cm lengte voor dit experiment (pH: 5 en ionsterkte: 2 mM in de huidige studie). Gebruik aan beide zijden van de glazen kolom een ​​stalen zeef (0,2 mm). </li><li> Spoel de buizen aangesloten op de kolom en vul met achtergrond oplossing (of MWCNTs oplossing totdat de 3-wegklep naar het type vloeistof te regelen (MWCNTs oplossing;n of background oplossing) zoals getoond in figuur 1. </li></ol></li><li> Wet-pakking van de kolom. <ol><li> Weeg de schone zand op een schaal en neem 124 g schoon zand voor de geselecteerde kolom grootte. </li><li> Gebruik een hoge precisie peristaltische pomp. Kalibreer de pomp 2 ml / min vloeistofstroom te bereiken. </li><li> Start de pomp aan de kolom van de bodem vullen totdat het waterniveau enkele centimeters boven de bodem van de kolom. Zet ongeveer 1/10 van de gemeten zand op een moment in de kolom, maar zorg ervoor dat het zand niveau komt niet boven het waterniveau in de kolom. Blijven de waterstroom naar de kolom continu boven het zand niveau te blijven. </li><li> Sluit de kolom dop met een geschikte filter mesh na volledige vulling. </li><li> Laat de gepakte kolom stroomt ten minste 1 uur. De afzonderlijke parameters van de kolom in tabel 1. </li></ol></li><li> Tracer test. <ol><li> Start de kolom experiment met een tracer-test voorafgaand aan de MWCNT oplossing experimenten. </li><li> Zet de 3-wegklep naar het indicatorgas oplossing (met kleurstof tracer bij 20 mg / l) aan het experiment te starten. </li><li> Verzamel de uitstroom monsters van de kolom om de 2 min (dwz 4 ml / monsters in elk monsterbuis) met de aangesloten fractiecollector zoals weergegeven in figuur 1. </li><li> Blijf de tracer oplossing voor 4,32 poriënvolume injecteren (bijv oplossing geeft 4,32 maal de totale lege poriën in de gepakte kolom zand), ook wel fase I van het experiment. </li><li> Zet de 3-weg klep naar de achtergrond oplossing (DI water in het geval van tracer-experiment) voor een ander 4.32 poriënvolume stromen. </li></ol></li><li> Bereiding van MWCNT oplossing. <ol><li> Voeg een gedispergeerde, gefunctionaliseerd MWCNTs oplossing door het plaatsen van 15 mg gefunctionaliseerde MWCNTs in een bekerglas van 300 ml die 200 ml waterige oplossing (met de gewenste oplossing;n chemie dwz pH 5 en 2 mM ionsterkte in de huidige experimentele conditie) en met behulp van een ultrasone homogenisator sonde geplaatst in de beker (40% vermogen gedurende 15 min). Meng de gedispergeerde MWCNTs oplossing nog eens 800 ml van dezelfde oplossing naar de MWCNT concentratie van 15 mg / l liggen. </li><li> Voer scanning elektronenmicroscopie (SEM) beeldanalyse stamoplossing voor hun grootte en vorm van de nanodeeltjes na functionalisering. </li></ol></li><li> MWCNT transport experiment. <ol><li> Zet de 3-wegklep naar MWCNT oplossing op de kolom experiment te starten. </li><li> Verzamel de uitstroom monsters van de kolom om de 2 minuten met de aangesloten fractiecollector. </li><li> Injecteer de MWCNT oplossing voor een 4,32 poriënvolume (fase I van het experiment). </li><li> Zet de 3-wegklep naar achtergrond oplossing ander 4,32 poriënvolume, welke fase II van het experiment wordt stromen. </li><li> Wijzig de injectie buis van achteund oplossing in fles DI water (na het stoppen van de pomp voor een ogenblik naar de ingang van lucht uit de buis te voorkomen) en blijft de stroom nog een 4,32 poriënvolume, welke fase III van het experiment wordt genoemd. </li></ol></li><li> Monster analyse. <ol><li> Breng alle de buis monsters uit fractie collector in een buis rack. </li><li> Bereid een UV / VIS spectrofotometer voor monster analyse, dat wil zeggen, vinden van de juiste scannen golflengte voor de kwantificering van de verzamelde monsters. Gebruik 400 nm voor een oplossing MWCNT en een 333 nm golflengte voor tracer oplossing. </li><li> Scan alle verzamelde uit de kolom monsters tijdens fase I, II en III met een cuvet bij 400 nm golflengte (of een andere golflengte niet goed mogelijk in de vorige stap beschouwd) en opslaan van de gegevens. </li><li> Verzamel de gegevens van de spectrofotometer en plot ze tegen de tijd of poriënvolume doorbraakkrommen verkrijgen in de representatieve resultaten (bijvoorbeeld figuur3). </li><li> Voeren grootte analyse (hydrodynamische diameter) van de in- en uitstroom monsters met behulp van zeta sizer en het gedrag van de visualisatie bestudeerd voor zowel de in- en uitstroom monsters met behulp van scanning elektronenmicroscopie. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Maynard, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Safe+handling+of+nanotechnology%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Safe handling of nanotechnology.</a> Nature. 444, 267-269 (2006).</li>
<li>Mauter, M., Elimelech, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Environmental+applications+of+carbon-based+nanomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Environmental applications of carbon-based nanomaterials.</a> Environ. Sci. Technol. 42 (16), 5843-5859 (2008).</li>
<li>Darka-Kagy, K., Khodadoust, A. P., Reddy, K. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reactivity+of+aluminum+lactate-modified+nanoscale+iron+particles+with+pentachlorophenol+in+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Eng.+Sci%22%5BJournal%5D)">Reactivity of aluminum lactate-modified nanoscale iron particles with pentachlorophenol in soils.</a> Environ. Eng. Sci. 27 (10), 861-869 (2010).</li>
<li>Lin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fate+and+transport+of+engineered+nanomaterials+in+the+environment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Fate and transport of engineered nanomaterials in the environment.</a> J. Environ. Qual. 39 (6), 1896-1908 (2010).</li>
<li>Petersen, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+release+pathways%2C+environmental+fate%2C+and+ecological+risks+of+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Potential release pathways, environmental fate, and ecological risks of carbon nanotubes.</a> Environ. Sci. Technol. 45 (23), 9837-9856 (2011).</li>
<li>Wiesner, M., Bottero, J. Y. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWiesner%2C+M+%22Environmental+nanotechnology%22">Environmental nanotechnology</a>. , McGraw-Hill Companies. The Blacklick, OH. (2007).</li>
<li>Klaine, S. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanomaterials+in+the+environment%3A+Behavior%2C+fate%2C+bioavailability%2C+and+effects%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Toxicol.+Chem%22%5BJournal%5D)">Nanomaterials in the environment: Behavior, fate, bioavailability, and effects.</a> Environ. Toxicol. Chem. 27 (9), 1825-1851 (2008).</li>
<li>Wang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toxicity+effects+of+four+typical+nanomaterials+on+the+growth+of+Escherichia+coli%2C+Bacillus+subtilis+and+Agrobacterium+tumefaciens%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Earth+Sci%22%5BJournal%5D)">Toxicity effects of four typical nanomaterials on the growth of Escherichia coli, Bacillus subtilis and Agrobacterium tumefaciens.</a> Environ. Earth Sci. 65 (6), 1643-1649 (2012).</li>
<li>Shen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyethyleneimine+mediated+functionalization+of+multi-walled+carbon+nanotubes%3A+Synthesis+characterization%2C+and+in+vitro+toxicity+assay%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">Polyethyleneimine mediated functionalization of multi-walled carbon nanotubes: Synthesis characterization, and in vitro toxicity assay.</a> J. Phys. Chem. C. 113 (8), 3718-3724 (2009).</li>
<li>Sahithi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymeric+conposites+containing+carbon+nanotubes+for+bone+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Biol.+Marcomol%22%5BJournal%5D)">Polymeric conposites containing carbon nanotubes for bone tissue engineering.</a> Int. J. Biol. Marcomol. 46 (3), 281-283 (2010).</li>
<li>Petersen, E., Huang, Q., Weber, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioaccumulation+of+radio-labeled+carbon+nanotubes+by+Eisnia+Foetida%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Bioaccumulation of radio-labeled carbon nanotubes by Eisnia Foetida.</a> Environ. Sci. Technol. 42 (8), 3718-3724 (2008).</li>
<li>Gottschalk, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeled+Enrionmental+concentrations+of+engineered+nanomaterials+for+different+regions%5BTitle%5D)+AND+%22Enrviron.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Modeled Enrionmental concentrations of engineered nanomaterials for different regions.</a> Enrviron. Sci. Technol. 43 (24), 9216-9222 (2009).</li>
<li>Liu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((et+al.Mobility+of+multiwalled+carbon+nanotubes+in+porous+media.Environ%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">et al.Mobility of multiwalled carbon nanotubes in porous media.Environ.</a> Sci. Technol. 43 (21), 8153-8158 (2009).</li>
<li>Tian, Y., Gao, B., Ziegler, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+mobility+of+SDBS-dispersed+single-walled+carbon+nanotubes+in+saturated+and+unsaturated+porous%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Hazard.+Mater%22%5BJournal%5D)">High mobility of SDBS-dispersed single-walled carbon nanotubes in saturated and unsaturated porous.</a> J. Hazard. Mater. 186 (2-3), 1766-1772 (2011).</li>
<li>Mattison, N. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+porous+media+grain+size+on+the+transport+of+multi-walled+carbon+nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Impact of porous media grain size on the transport of multi-walled carbon nanotubes.</a> Environ. Sci. Technol. 45 (22), 9765-9775 (2011).</li>
<li>Kasel, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limited+transport+of+functionlized+multi-walled+carbon+nanotubes+in+two+natural+soils%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Pollution%22%5BJournal%5D)">Limited transport of functionlized multi-walled carbon nanotubes in two natural soils.</a> Environ. Pollution. 180, 152-158 (2013).</li>
<li>Yu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+humic+acid+and+Tween-80+on+behavior+of+decabromodiphenyl+ether+in+soil+columns%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Earth+Sci%22%5BJournal%5D)">Effects of humic acid and Tween-80 on behavior of decabromodiphenyl ether in soil columns.</a> Environ. Earth Sci. 69 (5), 1523-1528 (2013).</li>
<li>Jaisi, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+of+single-walled+carbon+nanotubes+in+porous+media%3A+filtration+mechanisms+and+reversibility%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Transport of single-walled carbon nanotubes in porous media: filtration mechanisms and reversibility.</a> Environ. Sci. Technol. 42 (22), 8317-8323 (2008).</li>
<li>Tiraferri, A., Tosco, T., Sethi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+retention+of+microparticles+in+packed+sand+columns+at+low+and+intermediate+ionic+strengths%3A+experiments+and+mathematical+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Earth+Sci%22%5BJournal%5D)">Transport and retention of microparticles in packed sand columns at low and intermediate ionic strengths: experiments and mathematical modeling.</a> Environ. Earth Sci. 63 (4), 847-859 (2011).</li>
<li>Tian, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deposition+and+transport+of+functionalized+carbon+nanotubes+in+water-saturated+sand+columns%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Hazard.+Mater%22%5BJournal%5D)">Deposition and transport of functionalized carbon nanotubes in water-saturated sand columns.</a> J. Hazard. Mater. 213-214, 265-272 (2012).</li>
<li>Mekonen, A., Sharma, P., Fagerlund, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+mobilization+of+multiwall+carbon+nanotubes+in+quartz+sand+under+varying+saturation%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Earth+Sci%22%5BJournal%5D)">Transport and mobilization of multiwall carbon nanotubes in quartz sand under varying saturation.</a> Environ. Earth Sci. 71 (8), 3751-3760 (2014).</li>
<li>Sharma, P., Bao, D., Fagerlund, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deposition+and+mobilization+of+functionalized+multiwall+carbon+nanotubes+in+saturated+porous+media%3A+effect+of+grain+size%2C+flow+velocity+and+solution+chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Earth+Sci%22%5BJournal%5D)">Deposition and mobilization of functionalized multiwall carbon nanotubes in saturated porous media: effect of grain size, flow velocity and solution chemistry.</a> Environ. Earth Sci. , (2014).</li>
<li>Phenrat, T., Lowry, G. V., Hotze, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+aggregation%3A+challenges+to+understanding+transport+and+reactivity+in+the+environment%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Qual%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle aggregation: challenges to understanding transport and reactivity in the environment.</a> J. Environ. Qual. 39 (6), 1909-1924 (2010).</li>
<li>Crist, J. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transport+and+retention+mechanisms+of+colloids+in+partially+saturated+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Vadose+Zone+J%22%5BJournal%5D)">Transport and retention mechanisms of colloids in partially saturated porous media.</a> Vadose Zone J. 4 (1), 184-195 (2005).</li>
<li>Jaisi, D. P., Elimelech, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-walled+carbon+nanotubes+exhibit+limited+transport+in+soil+columns%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Single-walled carbon nanotubes exhibit limited transport in soil columns.</a> Environ. Sci. Technol. 43 (24), 9161-9166 (2009).</li>
<li>Corapcioglu, M. Y., Choi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+colloid+transport+in+unsaturated+porous+media+and+validation+with+laboratory+column+data%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour.+Res%22%5BJournal%5D)">Modeling colloid transport in unsaturated porous media and validation with laboratory column data.</a> Water Resour. Res. 32 (12), 3437-3449 (1996).</li>
<li>Wan, J., Wilson, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Colloid+transport+in+unsaturated+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour.+Res%22%5BJournal%5D)">Colloid transport in unsaturated porous media.</a> Water Resour. Res. 30 (4), 857-864 (1994).</li>
<li>Wan, J., Wilson, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+the+role+of+the+gas-water+interface+on+the+fate+and+transport+of+colloids+in+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour.+Res%22%5BJournal%5D)">Visualization of the role of the gas-water interface on the fate and transport of colloids in porous media.</a> Water Resour. Res. 30 (1), 11-24 (1994).</li>
<li>Bradford, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+factors+affecting+the+transport+and+fate+of+colloids+in+saturated+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Resour.+Res%22%5BJournal%5D)">Physical factors affecting the transport and fate of colloids in saturated porous media.</a> Water Resour. Res. 38 (12), (2002).</li>
<li>Bradford, S. A., Torkzaban, S., Walker, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coupling+of+physical+and+chemical+mechanisms+of+colloid+straining+in+saturated+porous+media%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Coupling of physical and chemical mechanisms of colloid straining in saturated porous media.</a> Water Res. 41 (13), 3012-3024 (2007).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Effect van MWCNT Functionalisering Zoals figuur 2 bevestigt de stabiliteit van gefunctionaliseerde MWCNTs, het waargenomen verschil in geëlueerd volume MWCNT was door functionalisering en vooral vanwege de toevoeging van carboxyl (-COOH) groepen aan het oppervlak van de MWCNTs (figuren 3 en 4). In het soortgelijke functionalisering proces de aanwezigheid van zuurstof werd bevestigd door X-stralen foto spectroscopie 14.<...

Met de recente ontwikkelingen in de nanotechnologie, dat verschillende soorten nanodeeltjes gebruikt om een ​​aantal technologieën in sectoren zoals informatietechnologie, energie, milieu-wetenschap, geneeskunde, binnenlandse veiligheid, voedselveiligheid, en het vervoer te verbeteren; een grondige kennis van het vervoer en het behoud van nanodeeltjes in de bodem en het grondwater is van cruciaal belang voor de risicobeoordeling alsmede milieu-toepassingen van synthetische nanodeeltjes 1-3. Carbon nanotubes (CNTs) zijn één van de meest geproduceerde koolstof gebaseerde nanopartikels 2,4. CNTs zijn de lange cilindrische vorm van grafeen met een diameter van doorgaans minder dan 100 nm en een lengte in het bereik van 100 nm tot 50 urn. Ze hebben unieke eigenschappen, die hun toepassing hebben versneld in vele toepassingen, zoals elektronica, optica, cosmetica en biomedische technologie (bijvoorbeeld composietmaterialen) 5. Met een toenemend gebruik, is er ook een verhoogd rISK om de blootstelling en het effect op de gezondheid van de mens, evenals negatieve ecologische gevolgen volgende CNT en andere koolstof gebaseerde nanomaterialen beschikking om het milieu 5-8. Zonder oppervlakmodificaties (gefunctionaliseerde), CNTs zijn zeer hydrofoob en hebben de neiging te aggregeren in een waterige oplossing. Gefunctionaliseerde CNTs kan echter blijven gedispergeerd en stabiel in waterige oplossingen en worden voor biomedische doeleinden zoals geneesmiddelafgifte 9. Hier is het essentieel dat de CNT blijven verspreid en gemobiliseerd, zodat het geneesmiddel kan in het menselijk lichaam 10 worden geleverd. Anderzijds, milieurisico&#39;s te verminderen, is er behoefte aan studies gericht op hoe de CNTs immobiliseren om hun intrede in aquifers en drinkwater middelen 11 voorkomen. Recente studies hebben het toxische effect van CNT gemeld op levende organismen en ook de risico&#39;s voor ecosystemen in termen van CNT invoeren en zich ophopen in de voedselketens, omdatCNTs zijn moeilijk afbreekbaar 5,8. Zelfs met barrièresystemen op stortplaatsen die CNTs, kan het mogelijk zijn CNTs om door de barrières passen. In dergelijke gevallen kan CNT te voeren in het grondwater reservoirs en oppervlaktewateren. Zoals CNT afvalverwerkingsvoorschriften zijn niet goed gedefinieerd en transport mechanismen zijn slecht begrepen, een beter begrip van de mobiliteit van CNT is nodig om het ontwerp geschikte verwijdering systemen 12 formuleren en. Daarom is het belangrijk te bestuderen en het lot en het transport van CNTs in poreuze media en het effect van fysische en chemische factoren gewoonlijk aanwezig in de ondergrond omgeving op het oppervlak begrijpen gemodificeerde retentie CNT. Een aantal onderzoek gedaan naar het effect van collector korrelgrootte 13-15 uitgevoerd, debiet 16, en de oppervlakte-eigenschappen van de korrels 17 op het vervoer van nanodeeltjes in poreuze media. Echter, systematisch onderzoek naar het effect van Solution chemie (zoals pH en ionische sterkte) over mogelijke afzetting op de collector oppervlakken zijn nog beperkt 18-20. Bovendien is het gecombineerde effect van fysische factoren, oplossingschemie van het medium en oppervlakte eigenschappen van koolstof nanobuisjes niet goed begrepen en variëren in verschillende literatuur. In deze studie wordt een bereidingswerkwijze voor oppervlakte modificatie van MWCNTs aangetoond samen met een systematische laboratoriumschaal kolom gepakt met zuur gereinigd kwartszand wordt gebruikt om het transport, bewaring en mobilisatie van oppervlakte-gemodificeerde CNTs verzadigde poreuze media onderzoeken .

<table><tbody><tr><td>MWCNT</td><td>Cheap Tubes Inc., USA</td><td>sku-03040304</td><td>Gekocht als semi-functioneel poeder</td></tr><tr><td>Kwartszand</td><td>Sibelco Nordic, Baskarp, Zweden</td><td>B44</td><td>Gekocht met meer dan 91% silica zand</td></tr><tr><td>H2SO4</td><td>VWR</td><td>1.01833.2500</td><td>95%-97% zuiverheid</td></tr><tr><td>HNO3</td><td>VWR</td><td>1.00441.1000</td><td>70% zuiverheid</td></tr><tr><td>HCl</td><td>VWR</td><td>1.00317.2500</td><td>37%-38% zuiverheid</td></tr><tr><td>H2O2</td><td>VWR</td><td>23615.248</td><td>30% zuiverheid</td></tr><tr><td>NaCl</td><td>VWR</td><td>1.06404.0500</td><td>99,5% zuiverheid</td></tr><tr><td>NaOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8045-500G</td><td>99,99% zuivere pellets&nbsp;</td></tr><tr><td>Ultrasoon homogenisator</td><td>Biologics Inc. Manassas, Virginia</td><td>Model 3000, 0-127-0002</td><td>Gebruikt voor een vaste tijdsinterval</td></tr><tr><td>Sonicator (bad)</td><td>Kerry Ultrasonic Ltd</td><td>1808</td><td>Gewoon bad sonicator</td></tr><tr><td>Peristaltiek pomp</td><td>Ismantec, Glattbrugg, Zwitserland</td><td>ISM931</td><td>Werkt met tygon slangen in de pomp</td></tr><tr><td>Spectrofotometer</td><td>Hach Lange</td><td>DR500, LPV408.99.0001</td><td>Werkt met handmatige cuvette en geautomatiseerde bemonstering</td></tr><tr><td>pH meter</td><td>Metrohm</td><td>781</td><td>pH analyse</td></tr><tr><td>Glazen kolom</td><td>Chromaflex</td><td>420830-1510</td><td>Kolom met instelbare dop</td></tr><tr><td>Fractie verzamelaar</td><td>Spectrum Labs Europe</td><td>CF-2, 124846</td><td>Vastgesteld op regelmatige tijdsintervallen</td></tr><tr><td>Fractie verzamelaar buizen</td><td>VWR</td><td>212-9599</td><td>6 ml volume glazen buis</td></tr><tr><td>Hot plate roerder</td><td>Thermo Scientific</td><td>SP131320-33</td><td>Instelbare temperatuur</td></tr><tr><td>Oven</td><td>Elektro Helios</td><td>259</td><td>Voor ovendroging van zand</td></tr><tr><td>Weegschaal</td><td>Mettler Toledo</td><td>AE 160</td><td>Voor nauwkeurige weging</td></tr></tbody></table>

vervoer van oppervlakte-gemodificeerde koolstof nanobuisjes via een bodem column

Transport of Surface-modified Carbon Nanotubes through a Soil Column

Koolstofnanobuizen (CNT's) zijn op grote schaal geproduceerde nanodeeltjes die in veel consumentenproducten worden gebruikt, zoals sportartikelen, elektronica en biomedische toepassingen. Vanwege hun toenemende productie en gebruik vormen CNT's een potentieel risico voor het milieu als ze vrijkomen in bodem- en grondwatersystemen. Het is daarom essentieel om de huidige kennis over het milieubestemmings- en transportproces van CNT's te verbeteren. Het transport en de retentie van CNT's in zowel natuurlijke als kunstmatige media zijn in de literatuur gerapporteerd, maar de bevindingen variëren sterk en zijn dus niet eenduidig. Er zijn een aantal fysische en chemische parameters die verantwoordelijk zijn voor de variatie in retentie en transport. In deze studie wordt een complete procedure van geselecteerde meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNT's) gepresenteerd, beginnend vanaf hun oppervlaktemodificatie tot een complete reeks laboratoriumkolomexperimenten onder kritische fysische en chemische scenario's. De resultaten geven aan dat de stabiliteit van de commercieel verkrijgbare MWCNT's cruciaal is met hun aangehechte oppervlaktefunctionele groep, die ook de transport en retentie van MWCNT door het omringende medium kan beïnvloeden.

Effect van MWCNT Functionalisering De gefunctionaliseerde en verspreid MWCNT oplossing werd verzegeld in de beker, zodat de oplossing om evenwicht te bereiken. Er was geen sedimentatie of aggregatie waargenomen in de voorraadoplossing na sonicatie, de hydrodynamische diameter van MWCNT (1619 ± 262 nm) in de oplossing dezelfde zes maanden sonificatie (figuur 2) bleef. Om het effect van functionalisering van MWCNTs hun mobiliteit te onderzoeken werden twee kol...

Oppervlakte-eigenschappen van een nanodeeltje zijn belangrijk voor hun interactie met het omringende medium. Daarom kan de oppervlaktemodificatie van koolstofnanobuizen cruciaal zijn voor hun transport en retentie door poreuze media. Hier worden kolomexperimenten op laboratoriumschaal gebruikt om het mogelijke transport en de retentie van deze nanodeeltjes te begrijpen.

Vervoer van oppervlakte-gemodificeerde koolstof nanobuisjes via een bodem Column

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

Het algemene doel van het volgende experiment is het demonstreren van een methode voor oppervlaktemodificatie van meerwandige koolstofnanobuisjes, samen met laboratoriumexperimenten met kolommen voor het transport, de retentie en de remobilisatie van de oppervlaktemodificeerde koolstofnanobuisjes. Functionalisering van commercieel verkrijgbare koolstofnanobuisjes wordt bereikt door carbocyclische en hydroxyl functionele groepen toe te voegen aan de oppervlakken van de nanodeeltjes. Als tweede stap wordt een stabiele oplossing van koolstofnanobuisjes bereid voor doorstroomexperimenten in kolommen.Vervolgens worden kolomexperimenten uitgevoerd met zuurgewassen silicazand en gefunctionaliseerde koolstofnanobuisjes. Nadat het zand zorgvuldig in de kolom is gepakt, wordt de stabiele oplossing van nanobuisjes geïnjecteerd, gevolgd door de injectie van de achtergrondoplossing en vervolgens gedeïoniseerd water. De resultaten tonen aan dat het functionalisatieproces een grote invloed heeft op de totale retentie van meerwandige koolstofnanobuisjes in de geselecteerde zandtypen.De demonstratie van deze methode biedt een richtlijn voor oppervlaktemodificatie van koolstofnanobuisjes en een inzicht in de impact van het transport en de retentie van deze nanodeeltjes in de bodem. Een visuele demonstratie van deze methode is belangrijk omdat sommige procedures, zoals de functionalisering van nanodeeltjes, anders moeilijk reproduceerbaar kunnen zijn. Een systematische aanpak met behulp van goed gecontroleerde laboratoriumexperimenten is essentieel om verschillende effecten te begrijpen en van elkaar te onderscheiden.Wat betreft het transportgedrag van nanodeeltjes wordt een deel van de experimentele procedure door een student in het laboratorium uitgevoerd. Maria brengt, in een zuurkast en met de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen, 24 milliliters geconcentreerd zwavelzuur en acht milliliters salpeterzuur over in een bekerglas op aluminiumfolie. Weeg 32 milligram onbehandelde meerwandige koolstofnanobuisjes af en voeg deze toe aan de zuuroplossing.Sonicate de nanotube en het zuurmengsel gedurende twee uur bij kamertemperatuur. Verwarm en roer de oplossing vervolgens vijf uur lang bij 90 °C. Filtreer ongeveer een kwart van de nanotube-suspensie door een 0,2 micron filter.Giet het mengsel door een PTFE-filtermembraan met behulp van een vacuüm. Breng de pH van het mengsel naar boven de vijf door tijdens het filtratieproces kokend water toe te voegen. Herhaal dit vervolgens met een nieuw filter totdat al het materiaal is gefiltreerd.Verzamel de filtermembranen en plaats deze gedurende ongeveer 24 uur in een vacuümdesiccator. Wanneer de membranen volledig zijn gedroogd, schraapt u de nanobuisjes van de membranen en verzamelt u het resulterende poeder voor toekomstige experimenten. Om het poreuze medium voor te bereiden, neemt u eerst acht milliliter 37% zoutzuur en voegt u dit in drie porties toe aan één liter gedeïoniseerd water om een 0,1 molaire oplossing te maken.Meng ongeveer één kilogram zand in de zuuroplossing. Laat het mengsel 30 minuten staan. Decanteer vervolgens de zure oplossing en spoel het zand minimaal acht keer af met gedeïoniseerd water.Voeg vervolgens 700 milliliters gedeïoniseerd water toe aan de kolf met zand, gevolgd door 40 milliliters 30% waterstofperoxide. Schud de kolf twee keer om de oplossing met het zand te mengen. Voeg nog eens 40 milliliters 30% waterstofperoxide toe aan de kolf.Nog drie keer mengen. Roer het mengsel na elke toevoeging elke 10 minuten gedurende in totaal 40 minuten; decanteer vervolgens de oplossing en spoel het zand ten minste acht keer af met gedeïoniseerd water. Droog het zand in een oven bij 105 °C gedurende 24 uur en laat het daarna twee uur afkoelen op kamertemperatuur voordat het nat wordt gemaakt.Bereid bij het inpakken van de kolom de achtergrondoplossing voor met natriumchloride en stel de pH in met 0,1 molair zoutzuur en 0,1 molair natriumhydroxide. Gebruik een glazen kolom met een diameter van 2,5 centimeter en een lengte van 15 centimeter, voorzien van stalen gaasfilters van 0,2 millimeter aan beide uiteinden.Spoel de slang eerst door en vul deze met tracer tot aan het ventiel en vervolgens met DI-water om ingesloten lucht uit de slang te verwijderen. Kalibreer daarna de peristaltische pomp op een stroomsnelheid van 2 mL per minuut. Start de pomp om de kolom van onderaf te vullen met de achtergrondoplossing.Terwijl het waterniveau stijgt, voegt u telkens ongeveer 12 gram zand toe tot een totaal van 124 gram. Sluit de kolom af met het meshfilter zodra het vullen is voltooid. Zet de driewegkraan om naar de traceroplossing.Inject vervolgens de oplossing gedurende 4,32 porievolumes en verzamel uitstroommonsters met intervallen van twee minuten, wat overeenkomt met vier milliliter per monster. Zet vervolgens het ventiel om naar gedeïoniseerd water voor nog eens 4,32 porievolumes. Ter voorbereiding op het transportexperiment worden 15 milligram gefunctionaliseerde nanobuisjes toegevoegd aan een bekerglas met 200 milliliter van de achtergrondoplossing, waarna het mengsel 15 minuten lang wordt gesoniceerd met een ultrasone homogenisator-sondeprobe.Voeg vervolgens nog eens 800 milliliters oplossing toe en laat de achtergrondoplossing door de met zand gevulde kolom stromen terwijl u mengt. Begin daarna met fase één van het experiment door de driewegkraan om te zetten naar de nanobuisoplossing. Injecteer de oplossing en verzamel de uitstroommonsters met intervallen van twee minuten gedurende 4.32 pour volumes.Laat vervolgens de achtergrondoplossing gedurende nog eens 4,32 po volumes doorstromen. Ga door met het verzamelen van monsters om de twee minuten. Voor de laatste fase van het experiment wordt de injectiebuis vervangen door gedeïoniseerd water, waarna dit gedurende nog eens 4,32 po volumes wordt doorgestroomd.Verzamel opnieuw elke twee minuten monsters en stop vervolgens de pomp. Bereid aan het einde van deze fase een UV-vis-spectrofotometer voor de monsteranalyse voor. Scan alle verzamelde monsters van de traceroplossing bij de juiste golflengte.333 nanometer en alle monsters van de nanotube-oplossing bij 400 nanometer. Zet de gegevens uit als absorbentie tegenover de tijd om het transport en de retentie van nanotubes beter te begrijpen. De experimenten werden uitgevoerd met volledig en minder gefunctionaliseerde multi-wall koolstofnanobuisjes.De maximale concentratie van volledig gefunctionaliseerde nanobuisjes in de verzamelde monsters was hoger, wat aangeeft dat deze mobieler waren dan minder gefunctionaliseerde nanobuisjes. Vervolgens werden drie korrelgroottes van kwartszand theoretisch beoordeeld; naarmate de korrelgrootte afneemt, neemt de maximale adsorptiecapaciteit toe, wat wijst op meer depositie. In overeenstemming hiermee werden er minder nanobuisjes gedetecteerd in zand met fijnere korrels dan in zand met middelgrote of grove korrels.Ten slotte werden drie experimenten uitgevoerd om het effect van de stroomsnelheid op de retentie van nanobuisjes te onderzoeken. Bij lagere snelheden namen de concentraties nanobuisjes langzaam toe en werd er binnen 4,32 porievolumes geen stabiele concentratie in de uitstroom bereikt. Dit is consistent met eerdere literatuur waarin wordt aangegeven dat sferische nanodeeltjes vaak minder mobiel zijn en trager diffunderen na hun vorming.Deze techniek heeft onderzoekers in staat gesteld om zorgvuldig de verschillende fysische en chemische factoren te onderzoeken die de mobiliteit van nanodeeltjes, zoals koolstofnanobuisjes in bodem- en grondwatersystemen, beïnvloeden. Hierdoor kan hun potentieel om zich onder verschillende omstandigheden in het milieu te verspreiden worden beoordeeld. Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht hebben in hoe u oppervlaktemodificaties van koolstofnanobuisjes kunt uitvoeren.U heeft ook gezien hoe u een reeks kolomexperimenten uitvoert om het transport, de retentie en de remobilisatie van koolstofnanobuisjes in verzadigde bosbodems te onderzoeken.

transport-of-surface-modified-carbon-nanotubes-through-a-soil-column

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

We presenteren methoden voor de productie van een patroon microstructuren van verticaal uitgelijnde koolstof nanobuisjes (CNTs), en hun gebruik als master mallen voor de productie van polymeer microstructuren met georganiseerde nanoschaal oppervlaktestructuur. De CNT bossen verdicht door condensatie van oplosmiddel op het substraat, die aanzienlijk verhoogt de pakkingsdichtheid en maakt zelfsturend vorming van 3D-vormen.

Fabrication, verdichting, en Replica Molding van 3D Carbon Nanotube Microstructuren

In deze studie was het belangrijkste doel om de cellulaire opname en uiteindelijke exocytose van koolstofnanobuizen (CNT's) te monitoren. Vanuit dit perspectief stelden we hier een unieke methode voor die gebruikmaakt van multispectrale beeldvorming en stromende cytometrie, waardoor een kwantificering en lokalisatie van CNT's in een statistisch relevant aantal cellen mogelijk is.

Lokalisatie en relatieve kwantificering van koolstofnanobuizen in cellen met multispectrale beeldvorming en doorstromende cytometrie

Een hele cel bioreporter test met Burkholderia sartisoli RP037-mChe is ontwikkeld om fracties van een organische verontreiniging (dwz fluoreen-) beschikbaar voor bacteriële degradatie na actief transport door mycelium overbruggen met lucht gevulde poriën in een water onverzadigd modelsysteem detecteren.

A Whole Cell Bioreporter Aanpak Verkeer en biologische beschikbaarheid van organische stoffen te evalueren in Water Onverzadigde Systems

Een methode voor de groei van laagtemperatuur verticaal uitgelijnde koolstofnanobuizen, en de daaropvolgende fabricage van verticale interconnect elektrische teststructuren met behulp van halfgeleiderfabricage wordt gepresenteerd.

Fabricage van Low Temperature koolstof nanobuis Verticale Verbindingen Compatibel met halfgeleidertechnologie

We rapporteren over een slimme toepassing van koolstofnanobuizen voor de kinetische stabilisatie van lipidedeeltjes die zelf-geassembleerde nanostructuren bevatten in hun kernen. De bereiding van lipidedeeltjes vereist vrij lage concentraties van koolstofnanobuizen, wat hun gebruik mogelijk maakt in biomedische toepassingen zoals geneesmiddelafgifte.

Facile Bereiding van Intern Self-assembled Lipid Particles gestabiliseerd door koolstof nanobuisjes

Een methode voor de functionele bewerking van koolstofnanobuisjes met structureel aanpasbare polymere inkapselinglagen en structurele karakterisering met behulp van kleinhoekige neutronenscattering wordt gepresenteerd.

Functionalisering van Enkelwandige koolstof nanobuisjes met Thermo-omkeerbare Block copolymeren en karakterisering door Small-angle Neutron Scattering

We presenteren een protocol voor het ontwerpen van de coronafase van nabij-infrarood fluorescente enkelwandige koolstofnanobuizen (SWNT's) met behulp van amfifiele polymeren en DNA om sensoren te ontwikkelen voor moleculaire doelen zonder bekende herkenningselementen.

Engineering Moleculaire herkenning met Bio-mimetische Polymers op enkelwandige koolstof nanobuisjes

Scanning elektronenmicroscopie met lage druk in een waterdampomgeving wordt gebruikt om nanoschaal- tot microschaalfuncties in koolstofnanobuisbossen te vervaardigen.

Precisie Frezen van koolstof nanobuis Bossen Met behulp van Low Pressure Scanning Electron Microscopy

Hier wordt een nieuwe methode voor de functionalisatie en stabiele dispersie van koolstofnanomaterialen in waterige omgevingen beschreven. Ozon wordt direct ingespoten in een waterige dispersie van koolstof nanomateriaal, dat continu door een ultrasone cel met hoog vermogen wordt gerecirculeerd.

Functionalisatie en Dispersie van Koolstof Nanomaterialen Met behulp van een milieuvriendelijk Ultrasonicated Ozonolysis Proces

Hier beschrijven we methoden voor het microfabriceren van verticaal uitgelijnde koolstofnanovezels (VACNF's), het overbrengen van VACNF's naar flexibele substraten en het toepassen van VACNF's op zowel stijve als flexibele substraten op planten voor de levering van biomoleculen en kleurstoffen.

Het gebruik van verticaal uitgelijnde koolstofnanovezelarrays op stijve of flexibele substraten voor levering van biomoleculen en kleurstoffen aan planten

Leer een methode voor oppervlaktemodificatie van multiwall-koolstofnanobuizen en laboratoriumschaal kolomexperimenten om transport en retentie in poreuze media te onderzoeken.

Vervoer van oppervlakte-gemodificeerde koolstof nanobuisjes via een bodem Column

Meer video's verkennen