Introduction
Med den seneste udvikling inden for nanoteknologi, der bruger forskellige typer af nanopartikler til at forbedre en række teknologier inden for brancher som informationsteknologi, energi, miljø, medicin, Homeland Security, fødevaresikkerhed og transport; en grundig forståelse af transport og opbevaring af nanopartikler i jord og grundvand er kritisk for risikovurdering og miljømæssige anvendelser af nanopartikler 1-3. Kulstofnanorør (CNT) er en af de mest producerede kulstofbaserede nanopartikler 2,4. CNTs er lange og cylindriske form af graphene med en diameter typisk under 100 nm og en længde i området fra 100 nm til 50 um. De har unikke egenskaber, som har accelereret deres anvendelse i mange applikationer, såsom elektronik, optik, kosmetik og biomedicinsk teknologi (f.eks kompositmaterialer) 5. Med øget brug, er der også en øget rISK til human eksponering og effekt på sundhed samt negative økologiske konsekvenser efter CNT og andre kulstof baserede nanomaterialer rådighed for miljøet 5-8.
Med ingen overflademodifikationer (ikke-funktionaliserede) CNTs er yderst hydrofobe og har tendens til at aggregere i en vandig opløsning. Funktionaliserede CNTs kan dog fortsat spredt og stabil i vandige opløsninger og anvendes til biomedicinske formål såsom drug delivery 9. Her er det vigtigt, at CNTs forbliver dispergeret og mobiliseret, så lægemidlet kan leveres i det menneskelige legeme 10. På den anden side, for at reducere miljørisici, er der behov for undersøgelser, der fokuserer på, hvordan man kan immobilisere CNTs for at undgå deres indgang til grundvandsmagasiner og drikkevand ressourcer 11. Nylige undersøgelser har rapporteret den toksiske virkning af CNTs om levende organismer og også risici for økosystemerne i form af CNTs ind og akkumuleres i fødekæderne, daCNTs er svære at nedbrydes biologisk 5,8. Selv med barrieresystemer på lossepladser indeholdende CNTs, kan det være muligt for CNTs at passere gennem barrierer. I sådanne tilfælde CNTs kunne træde i grundvandsmagasiner og overfladevandområder. Da CNT bortskaffelse regler ikke er veldefinerede og transport mekanismer er dårligt forstået, er det nødvendigt med en bedre forståelse af mobilitet CNTs at formulere og konstruktion svarende bortskaffelsessystemer 12. Derfor er det vigtigt at studere og forstå skæbne og transport af CNTs i porøse medier og effekten af fysiske og kemiske faktorer almindeligvis er til stede i undergrunden miljø overflademodificeret CNT tilbageholdelse.
En række forskning er blevet udført om effekten af solfangeren kornstørrelse 13-15, flow rate 16, og overfladeegenskaber af kornene 17 om transport af nanopartikler i porøse medier. Dog, systematiske undersøgelser af effekten af solution kemi (såsom pH og ionstyrke) om muligt deposition onto samler overflader er stadig begrænset 18-20. Derudover er den kombinerede effekt af fysiske faktorer, opløsning kemi af mediet, og overfladeegenskaber kulstofnanorør ikke godt forstået og varierer i forskellige litteratur. I denne undersøgelse vil en fremstillingsmetode til overfladebehandling af MWCNTs påvises sammen med en systematisk laboratorieskala søjle pakket med syre renset kvartssand vil blive anvendt til at undersøge transport, opbevaring og remobilisering af overflademodificerede CNTs mættede porøse medier .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Funktionalisering af multiwalled kulstofnanorør
- Udfør hele funktionalisering skridt inde et stinkskab, ved hjælp af sikkerhed briller, handsker og kittel. Mål 24 ml svovlsyre og 8 ml af nitrat syre ved hjælp af en måleglas, og derefter overføre dem til et bæger. Tilføj 32 mg ubehandlede MWCNTs i et bægerglas ved hjælp af sølvpapir beholder ved en analytisk balance (slutkoncentration skal være 1 mg / ml af en sur blanding).
- Først holde bægeret med MWCNT og syre blanding i ultralydsrenser (bad) i 2 timer ved stuetemperatur. Derefter varme og omrør MWCNT-syreopløsning i 5 timer ved 90 ° C ved anvendelse af en varmeplade.
- Filtrer CNT suspension med en 0,2 um porestørrelse PTFE filtermembran anbragt på en filterholder, og bruge vakuum for at hjælpe filtrering. Udfør filtrering portionsvis og anvende flere filtermembraner (ca. 1/4 th af ovennævnte blanding per portion for et filter). Tilsæt kogende vandunder filtreringsprocessen at bortfiltrere syreopløsningen indtil pH af blandingen bliver større end 5.
- Altid bryde vakuum før den er slukket og ikke at indføre noget i vakuum system. Brug en konisk bægerglas til opsamling af flydende affald.
- Hæld filtreret syre i en affaldsbeholder (sende affaldsbeholderen til en håndtering affaldsanlægget eller fortynde væsken før dumping det i vasken ved at tilføje mindst ti gange postevand).
- Overfør filtermembraner med tilbageholdt MWCNTs i inddampningsdigel og sætte tallerkener i ekssikkator (indeholder ca. 100 g silicagel) og skabe et vakuum miljø (lad vakuum på ca. 1 time) for CNT at fuldføre tørring (ca. 24 timer ).
- Skrab CNTs ud af membranerne forsigtigt med spatel og overføre partiklerne i en ren beholder. Den MWCNTs pulveret afvejes og mærke beholderen til fremtidig brug.
2. Poroos Media for Transport Eksperimenter
- Forbered 0,1 M HCI-opløsning til sur vask af kvartssand.
- Udfør alle disse trin inde et stinkskab med sikkerhed briller, handsker og kittel. Tilsæt 1 L deioniseret vand til en 2 L kolbe. Mål 8 ml 37% HCI med en gradueret cylinder.
- Tilføj HCI i de-ioniseret vand omhyggeligt. Ryst kolben forsigtigt for at hjælpe blanding.
- Vaske sandet med det fremstillede HCI-opløsning.
- Omkring 1.000 g sand afvejes. Tilføj 1/3 af sand i kolben med HCI-opløsning og rystes to gange for at hjælpe blanding derefter tilsættes resten af sand (1/3 af sand hver gang).
- Ryst kolben tre gange og forlade syren med sand i 30 minutter.
- Hæld væsken ud af kolben syre affaldsbeholder og skyl sand med de-ioniseret vand mindst 8 gange.
- Vask sandet med en H 2 O 2 løsning.
- Tilføj 700 ml de-ioniseret vand ikolben med sand derefter 40 ml 30% H 2 O 2 opløsning med en gradueret cylinder.
- Tilsæt H 2 O 2 opløsningen i kolben med sand og rystes to gange for at hjælpe blanding. Derefter tilsættes yderligere 40 ml 30% H 2 O 2 opløsning 3 gange, indtil der er 160 ml H 2 O 2 total i kolben.
- Ryst og bland opløsningen og sand hver gang og forlade H 2 O 2 opløsning med sand til 40 minutter for at tillade reaktionen at være afsluttet. Ryst kolben og omrøres sandet med en plaststang hver 10 min.
- Væsken ned til vasken og køre postevand i 30 sek.
- Skyl og tør sandet.
- Skyl sand med de-ioniseret vand mindst 8 gange for at slippe af enhver løsning eller tilovers reaktionsprodukter. Ryst og rør grundigt, når skylning.
- Put kolbe med skyllet sand ind i en ovn (105 ° C) i 24 timer for at tørre, så tag sand ud af ovnen ved hjælp afovn-vanten og forlade ved skranken i 2 timer for sandet for at køle af.
- Overfør det rene sand i en plastbeholder. Marker beholderen og læg den i en passende hylde til at være klar til brug.
3. Kolonne Eksperimenter
- Fremstilling af baggrund opløsning.
- Forbered passende baggrund løsning kemi for kolonnen eksperiment.
- Brug 0,1 M HCl og 0,1 M NaOH-opløsninger for at indstille pH og NaCl salt for at opnå passende ionstyrke til følgende eksperiment.
- Kolonne markering.
- Vælg en glaskolonne 2,5 cm diameter og 15 cm længde for dette eksperiment (pH: 5 og ionstyrke: 2 mM i den aktuelle undersøgelse). Brug et stålnet filter (0,2 mm) på begge sider af den glaskolonne.
- Skyl rørene forbindes med kolonnens og fyld med baggrund opløsning (eller MWCNTs løsning, indtil den 3-vejs ventil til at styre den type flydende flow (MWCNTs opklaringn eller baggrund opløsning) som vist i figur 1.
- Wet-pakning af kolonnen.
- Det rene sand afvejes på en skala og tage 124 g rent sand for den valgte kolonne størrelse.
- Brug en høj præcision peristaltisk pumpe. Kalibrer pumpen for at opnå 2 ml / min med væskestrøm.
- Start pumpen for at fylde søjlen fra bunden, indtil vandniveauet er et par centimeter over bunden af søjlen. Put cirka 1/10 th af den målte sand på et tidspunkt ind i kolonnen, men sørg for, at sandet niveau ikke kommer over vandniveauet i kolonnen. Fortsæt vandgennemstrømningen til kolonnen løbende at holde sig over sandet niveau.
- Luk søjlen hætten med et passende filter mesh efter fuldstændig fyldning.
- Lad den pakkede kolonne til at strømme i mindst 1 time. De enkelte parametre for kolonne er angivet i tabel 1.
- Tracer test.
- Stærte kolonnen eksperimentere med et sporstof test forud for de MWCNT løsning eksperimenter.
- Switch 3-vejs ventilen til sporstof opløsning (ved hjælp af fødevarer farve tracer ved 20 mg / L) for at starte eksperimentet.
- Saml de udadgående prøver fra søjlen ved hver 2 min (dvs. 4 ml / prøver i hver prøveudtagning rør) ved hjælp af den tilsluttede fraktionsopsamler som vist i figur 1.
- Fortsæt med at injicere sporstof opløsning en 4,32 porevolumen (dvs. opløsning passerer 4.32 gange af den samlede tomme porevolumen i sandet pakket kolonne), som også kaldes fase I forsøget.
- Switch 3-vejs ventil til at flyde baggrund opløsning (DI vand i tilfælde af sporstof eksperiment) for en anden 4,32 porevolumen.
- Fremstilling af MWCNT opløsning.
- Lav en dispergeret, funktionaliseret MWCNTs opløsning ved at anbringe 15 mg funktionaliserede MWCNTs i et 300 ml bægerglas indeholdende 200 ml vandig opløsning (med den ønskede opklaringn kemi dvs. pH 5 og 2 mM ionstyrke i den nuværende eksperimentelle tilstand), og ved hjælp af en ultralyd homogenisator sonde placeret i bægeret (med 40% effekt i 15 minutter). Bland den dispergerede MWCNTs opløsning med yderligere 800 ml af den samme vandige opløsning for at opnå den MWCNT koncentration på 15 mg / L.
- Udfør scanning elektronmikroskopi (SEM) image analyse af stamopløsning til deres størrelse og form af nanopartikel efter funktionalisering.
- MWCNT transport eksperiment.
- Switch 3-vejs ventilen til MWCNT løsning til at starte kolonnen eksperiment.
- Saml de udadgående prøver fra søjlen ved hver 2 minutter under anvendelse af den tilsluttede fraktionsopsamler.
- Injicer MWCNT løsning for en 4,32 porevolumen (fase I forsøget).
- Switch 3-vejs ventil til at flyde baggrund løsning for en anden 4,32 porevolumen, som kaldes fase II af eksperimentet.
- Skift injektion tube background løsning i DI vandflaske (efter standsning af pumpen et øjeblik for at beskytte den imod luft fra røret), og fortsætter strømmen for en anden 4,32 porevolumen, som kaldes fase III forsøget.
- Prøve analyse.
- Overføre alle rør prøver fra fraktionsopsamler ind i et rør rack.
- Forbered en UV / VIS-spektrofotometer for prøve analyse, dvs. finde ud af den relevante scanning bølgelængde til kvantificering af de indsamlede prøver. Brug 400 nm for en MWCNT opløsning og en 333 nm bølgelængde for sporstof opløsning.
- Scan alle de indsamlede fra søjlen prøverne under fase I, II og III ved hjælp af en kuvette ved 400 nm bølgelængde (eller en anden bølgelængde, hvis det skønnes mere hensigtsmæssigt i det foregående trin), og gemme data.
- Indsaml data fra spektrofotometer og plot dem vs tid eller porevolumen for at opnå banebrydende kurver som vist i de repræsentative resultater (f.eks figur3).
- Udfør størrelse analyse (hydrodynamisk diameter) af tilgang og afgang prøver under anvendelse zeta sizer og udfører visualisering undersøgt for både tilgang og afgang prøver under anvendelse scanning elektronmikroskopi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Virkning af MWCNT funktionalisering
Den funktionaliserede og spredte MWCNT opløsning blev forseglet i bægeret for at lade opløsningen at nå ligevægt. Der var hverken sedimentation eller aggregering observeret i stamopløsningen efter lydbehandling, som den hydrodynamiske diameter MWCNT (1619 ± 262 nm) i opløsningen forblev det samme for seks måneder lydbehandling (figur 2). For at undersøge effekten af funktionalisering af MWCNTs på deres mobilitet, blev to sæt kolonne eksperimenter udført under anvendelse af både fuldt funktionaliseret og mindre funktionaliseret (som modtaget fra fabrikanten) MWCNTs med den eksperimentelle betingelse er angivet i tabel 1. Den maksimale relative koncentration ( C / C 0) på fuldt funktionaliserede MWCNTs var ca. 0,75, medens mindre funktionaliserede MWCNTs var kun 0,65 (figur 3). De mindre funktionaliserede MWCNTs blev påvist ispildevandet senere end de fuldt funktionaliserede MWCNTs og deres gennembrud kurven blev også fordrejet. Dette indikerer, at de fuldt funktionaliserede MWCNTs var meget mobil mens de mindre funktionaliserede MWCNTs var mindre mobile og tilbageholdt i kolonnen.
Selv efter den kontrollerede tilstand funktionalisering processen MWCNT er meget følsom for dets stabilitet i naturen samt deres retention rate i de porøse medier i en af kolonnerne eksperimenter. Tre lagre af funktionaliserede MWCNTs opførte sig anderledes, selv om deres kemiske og fysiske forhold var i samme rækkefølge (figur 4). Den tidligere litteratur har også rapporteret fornem tilbageholdelse sats for MWCNTs funktionaliserede på lignende laboratorieforhold 14,16,20,21.
Eksperimentelle betingelser i kolonnen Transport Studies
En generel mættet kolonne undersøgelse er påvist transportaf MWCNTs gennem forskellige tekstur og struktur af den porøse medier. Mediet kornstørrelse er afgørende for transport af de cylindriske formede MWCNTs. I denne undersøgelse blev tre størrelser af kvartssand valgt at vurdere virkningen af samleren kornstørrelse. Teoretisk som opkøber kornstørrelse falder, de maksimale adsorption kapacitetsudvidelser hvilket indebærer mere deposition. I alle tre kornstørrelse distributioner valgt i denne undersøgelse, spildevandet koncentration steg kraftigt i samme takt, indtil den havde nået 1,5 porevolumener men de samlede elueres MWCNTs var relativt mindre for finere kornstørrelse (figur 5).
Tilbageholdelse af MWCNTs grund strømningsmønster
I litteraturen har det længe været fastslået, at sfæriske nanopartikler kan være mindre mobile for langsomme væsker gennem porøse medier. Nogle af de undersøgelser, der er baseret på MWCNTs følger også den samme vej med mindre mobilitet disse cylindriske nanoparticykler til lave strømningshastigheder 14,16,22. Som et eksempel, er virkningen af strømningsmønsteret for transport af funktionaliserede MWCNTs samt deres remobilisering blevet påvist gennem kolonne undersøgelser 1-D. Tre sæt kolonne eksperimenter blev udført for at undersøge effekten af strømningshastighed på mobilitet og fastholdelse af MWCNTs mættede porøse medier (figur 6). For den højeste pore-vandhastighed (15,5 m / d), den relative koncentration af MWCNTs i spildevandet øges hurtigt og nåede en maksimal værdi (0,77 i fase 1). Så efter indløbet skiftede til baggrunden opløsning faldt koncentrationen uden hale (fase 2). DI vand blev brugt til at remobilisere de tilbageholdte MWCNTs. Som følge heraf blev den del af de deponerede MWCNTs genaktiveres med effluenten opløsning (fase 3). Ved lavere hastigheder, 5,15 og 1,17 m / d, de spildevand MWCNT koncentrationerne steg langsomt og en steady state koncentration blev ikke nået inden for 4.32 porevolumener af MW CNT injektion i søjlen. De maksimale relative koncentrationer var 0,73 og 0,44, (figur 6).
Figur 1. Oversigt over kolonne eksperiment setup for transport af nanopartikel gennem porøse medier. Klik her for at se en større udgave af dette tal.
Figur 2. Stabilitet test af funktionaliserede kulstofnanorør. Klik her for at se en større udgave af dette tal.
s / ftp_upload / 52634 / 52634fig3.jpg "/>
Figur 3. overflademodificerede MWCNTs elueres fra søjlen (i fase 1, 2 og 3) pakket med groft sand til eksperimentel betingelse af ionstyrke: 2 mm; pH: 5; og flow rate: 15,5 m / d. Klik her for at se en større udgave af dette tal.
Figur 4. Eksempler på banebrydende kurver for eluerede MWCNTs funktionaliserede på tre forskellige partier på samme forsøgsbetingelse. Klik her for at se en større udgave af dette tal.
4fig5.jpg "/>
Figur 5. MWCNTs elueret fra søjlen (i fase 1, 2 og 3) for forskellige porøse medier kornstørrelse for eksperimentel betingelse af ionstyrke: 2 mm; pH: 5; og flow rate: 15,5 m / d. Klik her for at se en større udgave af dette tal.
Figur 6. MWCNTs elueret fra søjlen (i fase 1, 2 og 3) for forskellige strømningshastigheder for eksperimentel betingelse af ionstyrke: 2 mm; pH: 5; og sand størrelse:. 300 um Klik her for at se en større udgave af dette tal.
| pH Ionic styrke (mM) | Kornstørrelsen (um) | Strømningshastighed (ml / min) | Porevand hastighed (m / dag) | |
| 5 | 2 | 300 | 2 | 15.5 |
| 5 | 2 | 300 | 2 | 15 |
| 5 | 2 | 211 | 2 | 15.5 |
| 5 | 2 | 150 | 2 | 15.5 |
| 5 | 2 | 300 | 0,66 | 5.17 |
| 5 | 2 | 300 | 0,22 | 1,71 |
Tabel 1. Oversigt over eksperimentel betingelse for kolonne eksperimenter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Virkning af MWCNT funktionalisering
Som figur 2 bekræfter stabiliteten af funktionaliserede MWCNTs den observerede forskel i eluerede volumen MWCNT skyldtes funktionalisering og især på grund af tilsætning af carboxyl (-COOH) grupper til overfladen af MWCNTs (figur 3 og 4). I lignende funktionalisering processen blev tilstedeværelsen af oxygen bekræftes ved røntgen fotoelektronspektroskopi 14. Det har vist tidligere, at tilsætning af overfladeaktivt middel til nanopartikler overflader stabiliserer suspensionen og reducerer aggregering 23. Ifølge andre uafhængige undersøgelser, sammenlægning af manglende energi barrierer mellem partiklerne øger størrelsen og deposition på nanopartikelaggregater og bidrager til forekomsten af fysisk anstrengelse 18,23-25. Derfor sammenlægning sandsynligvis har øget deposition og fastholdelse af de mindre funktionaliserede (mere hydrofobe) MWCNTs i denne undersøgelse. Det er blevet bevist, at tilbageholdelsen af hydrofobe kolloider i porøse medier er højere end hydrofile kolloider, og solid-vand og luft-vand-faste grænseflader foreslås som den vigtigste sted for deposition 24,26,27. Desuden opbevaring af nanopartikler stiger med overfladehydrofobicitet 28, som er enig med den nuværende eksperimentelle observationer, da mindre funktionaliserede MWCNTs er mere hydrofobe end (helt) funktionaliserede MWCNTs. Men omfanget af funktionalisering af MWCNTs er metode specifikke, som følges i laboratoriet, som kan producere en fejlagtig resultat under en kolonne undersøgelser for en nøjagtig forudsigelse af transporteret nanopartikel i porøse medier.
Forsøgsbetingelse i kolonnen Transport Studies
Da løsningen kemi var samme i alle tre tilfælde i Figure 5, bør fysisk belastende forklare deposition forskelle mellem disse tre eksperimenter. Bradford et al. 29 syntes at korn-til-korn belaste opstår typisk, når forholdet mellem partikeldiameter til diameter samleren er større end 0,05. , I en anden undersøgelse, Bradford et al. 30 fandt imidlertid, at sådanne belastende kunne ske, når forholdet er så lav som 0,003. Da MWCNTs er cylindriske partikler blev forholdet beregnes to gange ved hjælp af både partikel diameter og længde. I en tidligere undersøgelse af MWCNTs, Liu et al. 16 fandt, at den kritiske værdi for MWCNTs var 0,003 um for diameter og 0,011 nm for længden at indlede fysisk belastende. Som angivet af fabrikanten, den gennemsnitlige længde og diameter af MWCNTs anvendt i denne undersøgelse var 15 um og 40 nm. Ved anvendelse af disse værdier, forholdet mellem MWCNT længde sandkorn diameter er over den kritiske værdi for alle sand (0,05, 0,07 og 0,1), BUt forholdene mellem MWCNT diameter på sand korndiameter er alle under den kritiske værdi (0,00013, 0,00018 og 0,00027) sammenlignet med tidligere undersøgelser 22. Mattison et al. 14 foreslog, at belaste kunne være en af de vigtigste mekanismer, når ionstyrken er lav. I denne undersøgelse effluenten MWCNTs masse (fra fase 1 og 2) viser, at større kornstørrelser førte til mindre aflejring. Dette kan tyde på, at flere MWCNTs blev anstrengt til mindre sand kornstørrelser. Forskellene i den mængde partikelretentionskonstruktionen til forskellige kornstørrelser bør i det mindste delvis være forklares ved forskelle i korn-til-korn belastende, men dette kan ikke være den eneste grund under en kolonne transport studier. Så et veletableret søjle transport forsøg med en række porøse medier kornstørrelser er vigtig til sammenligning af lignende undersøgelser i forskellige litteratur og for anvendelsen af en sådan konstatering i marken.
Tilbageholdelse af MWCNTs følge strømningsmønster
Variationen i strømhastighed i enhver kolonne undersøgelser kan være meget kritisk for nanopartikel transport studier. Det eksempel på denne effekt er blevet påvist i denne undersøgelse samt sammenlignet med andre lignende undersøgelser i Sharma et al. 22. Figur 6 viste, at mobilitet MWCNTs var stærkt afhængig af strømningshastigheden, dvs. højere retention med fald i strømningshastigheden , hvilket stemmer overens med tidligere undersøgelser 14,16. Virkningen af flow variation i MWCNT transport undersøgelser har været diskuteret i Sharma et al. 22. Tilsvarende undersøgelsen fremhæver betydningen af strømningsmønster i kolonne transport eksperimenter i tillæg til overfladeegenskaberne af nanopartikel og baggrund opløsning kemi, som udsving og ændringen i strømningsmønster er almindelige i naturen, der også kan påvirke transport og opbevaring af MWCNTs gennem jord og grundvand.
<p class = "jove_content"> praktiske konsekvenserDet kan konkluderes fra denne undersøgelse, at funktionalisering af MWCNT er en vigtig proces at forstå skæbne og transport af MWCNT i porøse medier. De skridt under overflademodifikationsproces på MWCNT kan være kritisk for den samlede tilbageholdelse af disse nanopartikler i en kolonne undersøgelser som påvist i denne undersøgelse og også observeret i litteraturen. Derfor er det nødvendigt med en veldokumenteret retningslinje for overfladebehandling af MWCNT for at kunne sammenligne effekten af fysisk-kemiske parametre for korrekt estimering af transport og fastholdelse af disse nanopartikler i jord porer. De systematiske skridt fulgt i denne undersøgelse i forbindelse med udarbejdelsen af kolonnen eksperiment sand pakket yderligere kunne være nyttige for velkontrollerede laboratorium skala undersøgelser for nanopartikel transport estimering og være sammenlignelige for stor skala anvendelse af disse fund.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| MWCNT | Cheap Tubes Inc., USA | sku-03040304 | Purchased as semi-functionlized powder |
| Quartz sand | Sibelco Nordic, Baskarp, Sweden | B44 | Purchased with more than 91% silica sand |
| H2SO4 | VWR | 1.01833.2500 | 95%-97% purity |
| HNO3 | VWR | 1.00441.1000 | 70% purity |
| HCl | VWR | 1.00317.2500 | 37%-38% purity |
| H2O2 | VWR | 23615.248 | 30% purity |
| NaCl | VWR | 1.06404.0500 | 99.5% purity |
| NaOH | Sigma-Aldrich | S8045-500G | 99.99% pur pellets |
| Ultrasonic Homogenizer | Biologics Inc. Manassas, Virginia | Model 3000, 0-127-0002 | Operated for fix time interval |
| Sonicator (bath) | Kerry Ultrasonic Ltd | 1808 | Common bath sonicator |
| Peristaltic pump | Ismantec, Glattbrugg, Switzerland | ISM931 | Work with tygon tubing in the pump |
| Spectrophotometer | Hach Lange | DR500, LPV408.99.0001 | Operate with manual cuvette as well as automated sampling |
| pH meter | Metrohm | 781 | pH analysis |
| Glass column | Chromaflex | 420830-1510 | Column with adjustable cap |
| Fraction collector | Spectrum Labs Europe | CF-2, 124846 | Fixed at regular interval of time |
| Fraction collector tubes | VWR | 212-9599 | 6 ml volume glass tube |
| Hot plate stir | Thermo Scientific | SP131320-33 | Adjustable tempurature |
| Oven | Elektro Helios | 259 | For oven dry of sand |
| Balance | Mettler Toledo | AE 160 | For accurate weight |
References
- Maynard, A. D., et al. Safe handling of nanotechnology. Nature. 444, 267-269 (2006).
- Mauter, M., Elimelech, M. Environmental applications of carbon-based nanomaterials. Environ. Sci. Technol. 42 (16), 5843-5859 (2008).
- Darka-Kagy, K., Khodadoust, A. P., Reddy, K. R. Reactivity of aluminum lactate-modified nanoscale iron particles with pentachlorophenol in soils. Environ. Eng. Sci. 27 (10), 861-869 (2010).
- Lin, D., et al. Fate and transport of engineered nanomaterials in the environment. J. Environ. Qual. 39 (6), 1896-1908 (2010).
- Petersen, E. J., et al. Potential release pathways, environmental fate, and ecological risks of carbon nanotubes. Environ. Sci. Technol. 45 (23), 9837-9856 (2011).
- Wiesner, M., Bottero, J. Y. Environmental nanotechnology. , McGraw-Hill Companies. The Blacklick, OH. (2007).
- Klaine, S. J., et al. Nanomaterials in the environment: Behavior, fate, bioavailability, and effects. Environ. Toxicol. Chem. 27 (9), 1825-1851 (2008).
- Wang, C., et al. Toxicity effects of four typical nanomaterials on the growth of Escherichia coli, Bacillus subtilis and Agrobacterium tumefaciens. Environ. Earth Sci. 65 (6), 1643-1649 (2012).
- Shen, M., et al. Polyethyleneimine mediated functionalization of multi-walled carbon nanotubes: Synthesis characterization, and in vitro toxicity assay. J. Phys. Chem. C. 113 (8), 3718-3724 (2009).
- Sahithi, K., et al. Polymeric conposites containing carbon nanotubes for bone tissue engineering. Int. J. Biol. Marcomol. 46 (3), 281-283 (2010).
- Petersen, E., Huang, Q., Weber, W. Bioaccumulation of radio-labeled carbon nanotubes by Eisnia Foetida. Environ. Sci. Technol. 42 (8), 3718-3724 (2008).
- Gottschalk, F., et al. Modeled Enrionmental concentrations of engineered nanomaterials for different regions. Enrviron. Sci. Technol. 43 (24), 9216-9222 (2009).
- Liu, X., et al. et al.Mobility of multiwalled carbon nanotubes in porous media.Environ. Sci. Technol. 43 (21), 8153-8158 (2009).
- Tian, Y., Gao, B., Ziegler, K. J. High mobility of SDBS-dispersed single-walled carbon nanotubes in saturated and unsaturated porous. J. Hazard. Mater. 186 (2-3), 1766-1772 (2011).
- Mattison, N. T., et al. Impact of porous media grain size on the transport of multi-walled carbon nanotubes. Environ. Sci. Technol. 45 (22), 9765-9775 (2011).
- Kasel, D., et al. Limited transport of functionlized multi-walled carbon nanotubes in two natural soils. Environ. Pollution. 180, 152-158 (2013).
- Yu, S., et al. Effects of humic acid and Tween-80 on behavior of decabromodiphenyl ether in soil columns. Environ. Earth Sci. 69 (5), 1523-1528 (2013).
- Jaisi, D. P., et al. Transport of single-walled carbon nanotubes in porous media: filtration mechanisms and reversibility. Environ. Sci. Technol. 42 (22), 8317-8323 (2008).
- Tiraferri, A., Tosco, T., Sethi, R. Transport and retention of microparticles in packed sand columns at low and intermediate ionic strengths: experiments and mathematical modeling. Environ. Earth Sci. 63 (4), 847-859 (2011).
- Tian, Y., et al. Deposition and transport of functionalized carbon nanotubes in water-saturated sand columns. J. Hazard. Mater. 213-214, 265-272 (2012).
- Mekonen, A., Sharma, P., Fagerlund, F. Transport and mobilization of multiwall carbon nanotubes in quartz sand under varying saturation. Environ. Earth Sci. 71 (8), 3751-3760 (2014).
- Sharma, P., Bao, D., Fagerlund, F. Deposition and mobilization of functionalized multiwall carbon nanotubes in saturated porous media: effect of grain size, flow velocity and solution chemistry. Environ. Earth Sci. , (2014).
- Phenrat, T., Lowry, G. V., Hotze, E. M. Nanoparticle aggregation: challenges to understanding transport and reactivity in the environment. J. Environ. Qual. 39 (6), 1909-1924 (2010).
- Crist, J. T., et al. Transport and retention mechanisms of colloids in partially saturated porous media. Vadose Zone J. 4 (1), 184-195 (2005).
- Jaisi, D. P., Elimelech, M. Single-walled carbon nanotubes exhibit limited transport in soil columns. Environ. Sci. Technol. 43 (24), 9161-9166 (2009).
- Corapcioglu, M. Y., Choi, H. Modeling colloid transport in unsaturated porous media and validation with laboratory column data. Water Resour. Res. 32 (12), 3437-3449 (1996).
- Wan, J., Wilson, J. L. Colloid transport in unsaturated porous media. Water Resour. Res. 30 (4), 857-864 (1994).
- Wan, J., Wilson, J. L. Visualization of the role of the gas-water interface on the fate and transport of colloids in porous media. Water Resour. Res. 30 (1), 11-24 (1994).
- Bradford, S. A., et al. Physical factors affecting the transport and fate of colloids in saturated porous media. Water Resour. Res. 38 (12), (2002).
- Bradford, S. A., Torkzaban, S., Walker, S. L. Coupling of physical and chemical mechanisms of colloid straining in saturated porous media. Water Res. 41 (13), 3012-3024 (2007).
