Introduction
Med den siste utviklingen i nanoteknologi som bruker ulike typer nanopartikler for å forbedre en rekke teknologier i bransjer som informasjonsteknologi, energi, miljø, medisin, Homeland Security, mattrygghet, og transport; en grundig forståelse av transport og oppbevaring av nanopartikler i jord og grunnvann er kritisk for risikovurdering, samt miljøprodukter av konstruerte nanopartikler 1-3. Karbon nanorør (CNTs) er et av de mest produserte karbonbaserte nanopartikler 2,4. CNTs er den lange og den sylindriske form av graphene med en diameter på typisk under 100 nm og en lengde i området fra 100 nm til 50 um. De har unike egenskaper som har akselerert deres bruk i mange programmer, for eksempel elektronikk, optikk, kosmetikk, og biomedisinsk teknologi (f.eks komposittmaterialer) 5. Med økt bruk, er det også en økt rISK til human eksponering og effekt på helse, samt uheldige økologiske konsekvenser følgende CNT og andre karbon nanomaterialer disposisjon for miljøet 5-8.
Uten overflatemodifiseringer (unfunctionalized), CNTs er ekstremt hydrofobt og har en tendens til å aggregere i vandig oppløsning. Funksjon CNTs kan imidlertid forblir dispergert og stabilt i vandige oppløsninger og anvendes for biomedisinske formål, for eksempel levering av legemidler 9. Her er det vesentlig at de CNTs forblir dispergert og mobiliserte, slik at medikamentet kan leveres i kroppen 10. På den annen side, for å redusere miljørisikoen, er det behov for studier som fokuserer på hvordan å immobilisere CNTs for å unngå sin inntreden i akviferer og drikkevann ressurser 11. Nyere studier har rapportert den giftige effekten av CNTs på levende organismer og risikerer også å økosystemene i form av CNTs inn og akkumuleres i næringskjedene, sidenCNTs er vanskelig å brytes 5,8. Selv med barriere systemer i deponier inneholder CNTs, kan det være mulig for CNTs å passere gjennom barrierene. I slike tilfeller CNTs kunne inngå grunnvannsreservoarer og overflate vannforekomster. Som CNT forskrifter ikke er godt definert og transportmekanismer er dårlig forstått, er nødvendig en bedre forståelse av mobilitet av CNTs å formulere og design passende Avfallshåndtering 12. Derfor er det viktig å studere og forstå skjebnen og transport av CNTs i porøse media, og effekten av fysiske og kjemiske forhold som vanligvis er til stede i undergrunnsmiljøet på overflatemodifiserte CNT oppbevaring.
En rekke undersøkelser er blitt utført på effekten av samleren kornstørrelse 13-15, strømningshastighet 16, og overflateegenskaper kornene 17 på transport av nanopartikler i porøse medier. Imidlertid systematiske undersøkelser på effekten av solution kjemi (slik som pH og ionestyrke) på mulige avsetning på kollek overflater er fortsatt begrenset 18-20. I tillegg er den kombinerte virkningen av fysiske faktorer, oppløsningskjemi av mediet, og overflateegenskaper karbon nanorør ikke godt forstått, og varierer i forskjellig litteratur. I denne studien vil en fremstillingsmetode for overflatemodifisering av MWCNTs bli vist sammen med en systematisk laboratorie-skala kolonne pakket med syre renset kvartssand vil bli brukt til å undersøke transport, oppbevaring og re-mobilisering av overflatemodifiserte CNTs i mettede porøse media .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. funksjon av Multiwalled karbonnanorør
- Utføre hele funksjon skritt inne i en avtrekkshette, ved hjelp av sikkerhet briller, hansker og frakk. Mål 24 ml svovelsyre og 8 ml nitratsyre ved bruk av en målesylinder, og deretter overføre dem i et begerglass. Legg 32 mg av ubehandlet MWCNTs i et begerglass ved hjelp av aluminiumsfolie beholder ved en analytisk balanse (sluttkonsentrasjon bør være 1 mg / ml av syreblanding).
- Først holde begeret med MWCNT og syreblandingen i ultralydrenseren (bad) i 2 timer ved RT. Deretter, varme og omrør MWCNT-syreoppløsning i 5 timer ved 90 ° C ved anvendelse av en varm plate.
- Filtrer CNT-suspensjon med et 0,2 um porediameter PTFE-filtermembran er plassert på en filterholder, og bruke vakuum for å hjelpe filtrering. Utfør filtrering del av del og bruke flere filter membraner (ca. 1/4 th of ovenfor blanding per porsjon for ett filter). Tilsett kokende vannunder filtreringsprosess for å filtrere ut den sure oppløsning inntil pH-verdien i blandingen blir større enn fem.
- Alltid bryte vakuumet før det er slått av og ikke å innføre noe inn i vakuumsystemet. Bruke et konisk beger for å samle opp avfallsvæske.
- Hell filtreres syre i en avfallsbeholder (sende avfallsbeholderen til en avfallshåndtering anlegg eller fortynne væsken før dumping det i vasken ved å legge minst ti ganger med vann fra springen).
- Overfør filtermembraner med tilbakeholdt MWCNTs til å fordampe retter og sette retter inn i eksikator (inneholder ca. 100 g silikagel), og skape et vakuum miljø (la vakuum på ca. 1 time) for CNT å fullføre tørkingen (ca. 24 hr ).
- Skrape CNTs ut av membranene nøye ved hjelp av spatel og overføre partiklene i en ren beholder. Veie MWCNTs pulver og merke beholderen for fremtidig bruk.
2. Porooss Media for Transport Experiments
- Forberede 0,1 M HCl løsning for syrevasking av silika sand.
- Utføre alle disse trinnene inne i en avtrekkshette med sikkerhet briller, hansker og frakk. Tilsett 1 L deionisert vann til en 2 L kolbe. Mål 8 ml 37% HCl ved bruk av en målesylinder.
- Tilsett HCl inn i de-ionisert vann forsiktig. Rist flasken nøye for å hjelpe blanding.
- Vaske sanden med den fremstilte HCl-oppløsning.
- Veier ca 1000 g sand. Legg 1/3 av sand inn i kolben med HCl-løsning og riste flasken to ganger for å hjelpe blanding og deretter legge til resten av sand (1/3 av sand hver gang).
- Rist kolben tre ganger og la syren med sand i 30 min.
- Helle væske ut av kolben til syreavfallsbeholderen og skylle sanden med de-ionisert vann på minst 8 ganger.
- Vaske sanden med et H 2 O 2 løsning.
- Legg 700 ml avionisert vann ikolben med sand så måle 40 ml 30% H 2 O 2 løsning ved hjelp av en målesylinder.
- Tilsett H 2 O 2 løsningen i kolbe med sand og ristes to ganger for å blande. Deretter legger ytterligere 40 ml 30% H 2O 2-løsning tre ganger inntil det er 160 ml H 2 O 2 samlet i kolben.
- Rist og blande løsningen og sanden hver gang og la H 2 O 2 løsning med sand i 40 minutter for at reaksjonen skal fullføres. Rist kolben og omrør sand med en plaststav hvert 10 min.
- Dekanter væsken ned til vasken og kjøre vann fra springen i 30 sek.
- Skyll og tørk sanden.
- Skyll sand med de-ionisert vann minst åtte ganger for å bli kvitt noen løsning eller venstre over reaksjonsprodukter. Rist og rør godt under vask.
- Sett kolben skylt med sand i en ovn (105 ° C) i 24 timer for å tørke, og deretter ta sand ut av ovnen ved hjelpovnen vott og la på telleren for 2 timer for sand for å kjøle seg ned.
- Overfør ren sand inn i en plastbeholder. Markere beholderen og legg den i en passende hylle for å være klar til bruk.
3. Kolonne Experiments
- Utarbeidelse av bakgrunns løsning.
- Forberede passende bakgrunn løsning kjemi eksperiment kolonnen for.
- Bruke 0,1 M HCl og 0,1 M NaOH-løsninger for å justere pH og salt NaCl for å oppnå passende ionestyrke for det følgende eksperiment.
- Kolonne utvalg.
- Velge en glasskolonne med 2,5 cm diameter og 15 cm lengde for dette eksperimentet (pH: 5 og ionestyrke: 2 mM i denne studien). Bruke en stålmaskefilter (0,2 mm) på begge sider av glasskolonne.
- Spyle rørene er koblet til kolonnen og fyll med bakgrunn løsning (eller MWCNTs løsning inntil 3-veis ventil for å kontrollere hvilken type væskestrøm (MWCNTs løsning;n eller bakgrunnsoppløsning) som vist i figur 1.
- Våt-pakking av kolonnen.
- Veie ren sand på en skala og ta 124 g ren sand kolonne størrelsen som er valgt for.
- Bruk en høy presisjon peristaltisk pumpe. Kalibrer pumpen for å oppnå 2 ml / min av væskestrømmen.
- Starte pumpen for å fylle søylen fra bunnen til vannivået er et par centimeter over bunnen av kolonnen. Sett ca 1/10 av den målte sand gangen i kolonnen, men sørg for at sanden nivået ikke kommer over vannivået i kolonnen. Fortsett vannstrømmen til kolonnen kontinuerlig for å holde seg over sanden nivå.
- Cap kolonnen med passende filter mesh lukke etter fullstendig fylling.
- Tillat den pakkede kolonnen for å strømme i minst 1 time. De enkelte parametre av kolonnen er angitt i tabell 1.
- Tracer test.
- Seksperiment kolonnen med en tracer test før de MWCNT løsningsforsøk syrlig.
- Bytte 3-veisventil med sporstoffløsning (ved hjelp av mat farge tracer ved 20 mg / L) for å starte forsøket.
- Samle de utstrømmende prøver fra kolonnen ved hvert 2 min (dvs. 4 ml / prøver i hvert prøvetakingsrøret) ved hjelp av den tilkoblede fraksjonssamler, som vist i figur 1.
- Fortsett å injisere sporstoffløsning for en 4,32 porevolum (dvs. passerer løsning 4,32 ganger av den totale åpne porerom i sanden pakket kolonne), som også kalles fase av eksperimentet.
- Bytte 3-veisventil for å strømme bakgrunnsoppløsning (DI vann i tilfelle av tracer eksperiment) for en annen 4,32 porevolum.
- Utarbeidelse av MWCNT løsning.
- Gjør et spredt, funksjon MWCNTs løsning ved å plassere 15 mg av funksjon MWCNTs i et 300 ml begerglass som inneholder 200 ml vandig løsning (med ønsket løsning;n kjemi dvs. pH 5 og 2 mM ionisk styrke i dagens eksperimentelle tilstand) og ved hjelp av en ultralydhomogenisator sonde plassert i begeret (med 40% effekt i 15 min). Bland den dispergerte MWCNTs løsningen med ytterligere 800 ml av den samme vandige løsning for å oppnå den MWCNT konsentrasjon på 15 mg / L.
- Scanning elektronmikroskopi (SEM) bildeanalyse av stamløsning for å utføre deres størrelse og form av nanopartikkel etter funksjonalisering.
- MWCNT transport eksperiment.
- Slå 3-veis ventil til MWCNT løsning eksperiment kolonnen til start.
- Samle utløpsprøver fra kolonnen på hvert 2 min ved hjelp av den tilkoblede fraksjonssamler.
- Injiser MWCNT løsning for en 4,32 porevolum (fase I av eksperimentet).
- Bytte 3-veisventil for å strømme bakgrunnsløsningen for en annen 4,32 porevolum, som kalles fase II av forsøket.
- Endre injeksjon tube av background løsning i DI vann flasken (etter stopp av pumpen for et øyeblikk for å unngå inngang av luft fra røret) og fortsette strømmen for en annen 4,32 porevolum, som kalles fase III av forsøket.
- Analyse av prøver.
- Overføre alle glassprøver fra fraksjonskollektor inn en tube rack.
- Forbered et UV / VIS-spektrofotometer for prøveanalyse, dvs. å finne ut den riktige bølgelengde skanning for kvantifisering av de innsamlede prøvene. Bruke 400 nm for en MWCNT løsning og en 333 nm bølgelengde for sporstoffoppløsning.
- Skanne alle prøver samlet fra kolonnen under fase I, II og III ved anvendelse av en kyvette ved 400 nm bølgelengde (eller en annen bølgelengde dersom det anses mer hensiktsmessig i det foregående trinn), og lagring av dataene.
- Samle data fra spektrofotometeret og plotte dem vs tid eller porevolum for å oppnå gjennombrudd kurver som vist i de representative resultater (for eksempel figur3).
- Utføre størrelse analyse (hydrodynamisk diameter) av tilsig og utløpsprøver ved zeta sizer og gjennomføre visualisering studert både tilsig og utløpsprøver ved hjelp av scanning elektronmikroskopi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Effekten av MWCNT funksjon
Den funksjonaliserte og dispergert MWCNT oppløsning ble forseglet i begerglasset for å tillate løsningen til å oppnå likevekt. Det var ingen sedimentering eller aggregering observert i stamløsningen etter sonikering, som den hydrodynamiske diameter av MWCNT (1619 ± 262 nm) i oppløsningen forble den samme seks måneder med sonikering (figur 2). For å undersøke effekten av funksjonalisering av MWCNTs på deres mobilitet, ble to sett av kolonne eksperimenter utført ved bruk av både fullt funksjonalisert og mindre ikke-funksjonalisert (som mottatt fra produsenten) MWCNTs med den eksperimentelle tilstand er angitt i tabell 1. Den maksimale relative konsentrasjonen ( C / C 0) av fullt funksjon MWCNTs var omtrent 0,75, mens det av mindre-funksjon MWCNTs var bare 0.65 (Figur 3). De mindre funksjon MWCNTs ble oppdaget iavløpsvannet senere enn de fullt funksjon MWCNTs og deres gjennombrudd kurve ble også forvrengt. Dette indikerer at de fullt funksjon MWCNTs var svært mobile mens de mindre funksjon MWCNTs var mindre mobile og holdt tilbake i kolonnen.
Selv etter at den kontrollerte tilstand, er den funksjonfremgangs MWCNT svært følsomme for sin stabilitet i naturen så vel som deres retensjon satsen i de porøse medier i noen eksperimenter kolonne. Tre bestander av funksjon MWCNTs oppførte seg annerledes selv om deres kjemiske og fysiske forholdene var i samme rekkefølge (figur 4). Den forrige litteratur har også rapportert fornem retention rate for MWCNTs funksjon på lignende laboratorieforhold 14,16,20,21.
Eksperimentelle betingelser i kolonnen transportplanlegging
En generell mettet kolonne studien har blitt demonstrert for transportav MWCNTs gjennom diverse tekstur og struktur av den porøse media. Den middels kornstørrelsen er kritisk for transport av de sylindriske formede MWCNTs. I denne studien ble tre størrelser av kvartssand valgt å vurdere effekten av solfangeren kornstørrelse. Teoretisk sett, som samleren kornstørrelse avtar, den maksimale adsorpsjonskapasitet økninger som innebærer mer deponering. I alle tre kornstørrelsesfordeling som er valgt i denne studien, avløpsvannet konsentrasjonen kraftig økt i samme tempo før det hadde nådd 1,5 porevolumer men de totale elueres MWCNTs var relativt mindre for finere kornstørrelse (figur 5).
Bevaring av MWCNTs grunn av strømningsmønsteret
I litteratur, har det lenge vært etablert som sfæriske nanopartikler kan være mindre mobil for saktegående væsker gjennom porøse medier. Noen av studiene basert på MWCNTs følger også den samme banen med mindre mobilitet av disse sylindriske nanoparticles til lave strømningshastigheter 14,16,22. Som et eksempel, har virkningen av strømningsmønsteret om transport av funksjon MWCNTs samt deres re-mobilisering blitt demonstrert gjennom en D-kolonne studier. Tre sett av kolonne eksperimenter ble utført for å undersøke effekten av strømningshastigheten på mobilitet og retensjon av MWCNTs i mettede porøse media (figur 6). For den høyeste pore-vannhastighet (15,5 m / d), den relative konsentrasjonen av MWCNTs i avløpsstrømmen økes raskt og nådde en maksimal verdi (0,77 i fase 1). Deretter, etter at innstrømmende ble byttet til bakgrunnsløsningen, redusert konsentrasjon uten tailing (fase 2). DI-vann ble benyttet for å remobilize tilbakeholdt MWCNTs. Som et resultat av den del av de avsatte MWCNTs ble gjen mobilisert med avløpet oppløsning (fase 3). Ved lavere hastigheter, 5,15 og 1,17 m / d, avløps MWCNT konsentrasjonene økes langsomt og en steady state-konsentrasjon ble ikke oppnådd i løpet av 4,32 porevolumer av MW CNT injeksjon i kolonnen. De maksimale relative konsentrasjoner var 0,73 og 0,44, henholdsvis (figur 6).
Figur 1. Oversikt over kolonnen eksperiment oppsett for transport av nanopartikler gjennom porøse medier. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 2. Stabilitet test av funksjon karbon nanorør. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
s / ftp_upload / 52634 / 52634fig3.jpg "/>
Figur 3. overflatemodifisert MWCNTs eluert fra kolonnen (under fasene 1, 2, og 3) pakket med grov sand for eksperimentell tilstand ionestyrke: 2 mM; pH: 5; og strømningshastighet: 15,5 m / d. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 4. Eksempler på banebrytende kurver for eluerte MWCNTs funksjon på tre forskjellige grupper på samme eksperimentelle tilstand. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
4fig5.jpg "/>
Figur 5. MWCNTs eluert fra kolonnen (under fasene 1, 2 og 3) for forskjellige porøse medium kornstørrelse for eksperimentell tilstand ionestyrke: 2 mM; pH: 5; og strømningshastighet: 15,5 m / d. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 6. MWCNTs ble eluert fra kolonnen (under fasene 1, 2 og 3) for forskjellige strømningshastigheter for eksperimentell tilstand ionestyrke: 2 mM; pH: 5; og sand størrelse:. 300 mikrometer Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
| pH Ionestyrke (mM) | Kornstørrelse (mikrometer) | Strømningshastighet (ml / min) | Pore vannhastighet (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 |
Tabell 1. Sammendrag av eksperimentell betingelse for kolonne eksperimenter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Effekten av MWCNT funksjon
Som figur 2 bekrefter stabiliteten av funksjon MWCNTs, den observerte forskjellen i volum av eluert MWCNT skyldtes funksjonalise og særlig på grunn av tilsetningen av carboxyl (-COOH) -grupper til overflaten av MWCNTs (figurene 3 og 4). På tilsvarende funksjonprosessen, ble tilstedeværelsen av oksygen bekreftet ved røntgen-fotoelektronspektroskopi 14. Det har vist seg tidligere at tilsetningen av overflateaktivt middel til nanopartikkel flater stabiliserer suspensjonen og reduserer deres aggregering 23. Ifølge andre uavhengige studier, aggregering av fraværet av energibarrierer mellom partiklene øker størrelsen og avsetningshastigheten av nanopartikkelaggregater og bidrar til forekomsten av fysisk anstreng 18,23-25. Derfor er det sannsynlig å ha økt den depositio aggregeringn og oppbevaring av mindre funksjon (mer hydrofobe) MWCNTs i denne studien. Det har vist seg at retensjonen av hydrofobe kolloider i porøse medier er høyere enn den for hydrofile kolloider, og faststoff-vann og luft-vann-faste grensesnitt er foreslått som hovedavsetningsstedet 24,26,27. I tillegg er retensjonen av nanopartikler øker med overflate hydrofobisitet 28, som er i samsvar med de gjeldende eksperimentelle observasjoner, siden mindre funksjon MWCNTs er mer hydrofob i forhold til (fullt) funksjon MWCNTs. Men omfanget av funksjon av MWCNTs er metoden bestemt, blir fulgt i laboratoriet, som kan produsere en feilaktig resultat i løpet av noen studier kolonne for et nøyaktig anslag av transportert nanopartikkel i porøse medier.
Eksperimentell tilstand i kolonnen transportplanlegging
Som oppløsningskjemi var like i alle tre tilfeller i Figure 5, bør fysisk anstreng forklare avsetnings forskjeller mellom disse tre eksperimentene. Bradford et al., 29 funnet at korn-til-korn strai vanligvis oppstår når forholdet mellom partikkeldiameter og kollektor diameter er større enn 0,05. Men i en annen studie, Bradford et al. 30 fant at en slik anstrengelse kan skje når forholdet er så lav som 0.003. Siden MWCNTs er sylindriske partikler, ble forholdet beregnet to ganger ved anvendelse av både partikkeldiameter og lengde. I en tidligere studie på MWCNTs, Liu et al. 16 fant at den kritiske verdien for MWCNTs var 0,003 mikrometer for diameter og 0,011 nm for lengde for å starte fysisk belastende. Som angitt av produsenten, den midlere lengde og diameter av MWCNTs brukt i denne studien var 15 um og 40 nm, respektivt. Ved hjelp av disse verdier for forholdet mellom lengden til MWCNT sand korndiameter er over den kritiske verdi for alle sand (0,05, 0,07 og 0,1), but forholdene mellom MWCNT diameter til sand korndiameter er alle under den kritiske verdi (0,00013, 0,00018 og 0,00027) sammenlignet med tidligere studier 22. Mattison 14 et al., Foreslo at strai kan være en av de viktigste mekanismer når ionestyrken er lav. I denne studien avløpsvannet MWCNTs masse (fra fase 1 og 2) viser at større kornstørrelser ført til mindre deponering. Dette kan tyde på at flere MWCNTs ble anstrengt for mindre sand kornstørrelser. Forskjellene i mengden partikkelretensjon for ulike kornstørrelser bør i det minste delvis være forklar av forskjeller i korn til korn belastende, men dette kan ikke være den eneste grunnen under en kolonne transportstudier. Så en veletablert kolonne transport studie ved hjelp av en rekke porøse medier kornstørrelser er viktig for sammenligning av lignende studier utført i annen litteratur og for anvendelsen av slike funn på feltet.
Bevaring av MWCNTs på grunn av strømningsmønsteret
Den variasjon i strømningshastighet i løpet av noen studier kolonne kan være svært avgjørende for nanopartikkel transportstudier. Det eksempel på denne effekten er vist i denne studien, så vel som sammenlignet med andre tilsvarende studier i Sharma et al., 22. Figur 6 viser at mobiliteten av MWCNTs var sterkt avhengig av strømningshastigheten, dvs., høyere retensjon med reduksjon i strømningshastighet , som er konsistent med tidligere studier 14,16. Virkningen av flyt variasjon i MWCNT transportstudier har vært diskutert i Sharma et al. 22. Tilsvarende studier fremhever betydningen av strømningsmønsteret i kolonnen transport eksperimenter i tillegg til overflate-egenskapene til nanopartikkel og bakgrunnsoppløsningskjemi, som svingninger og endring i strømningsmønster er vanlige i naturen som også kan påvirke transport og oppbevaring av MWCNTs via jord og grunnvann.
<p class = "jove_content"> praktiske implikasjonerDet kan konkluderes fra denne studie at funksjonalisering av MWCNT er en viktig prosess for å forstå skjebnen og transport av MWCNT i porøse medier. Trinnene tatt under overflatemodifikasjonsprosessen på MWCNT kan være kritisk for den totale retensjon av disse nanopartiklene i løpet av en kolonne studier som vist i denne studien, og også observert i litteraturen. Derfor er det nødvendig med en veldokumentert retningslinje av overflatemodifisering av MWCNT for å sammenligne effekten av fysiske og kjemiske parametere for korrekt beregning av transport og oppbevaring av disse nanopartikler i jord porene. De systematiske skritt fulgt i denne studien under utarbeidelsen sand pakket kolonne eksperiment av ytterligere kan være nyttig for godt kontrollerte laboratorieskala studier for nanopartikkel transport estimering og være sammenlignbare for storskala bruk av slike funn.
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).
