Surface properties of a nanoparticle are important for their interaction with the surrounding medium. Therefore the surface modification of carbon nanotubes can be critical for their transport and retention through porous media. Here, lab scale column experiments are used to understand the possible transport and retention of these nanoparticles.
Carbon nanotubes (CNTs) are widely manufactured nanoparticles, which are being utilized in a number of consumer products, such as sporting goods, electronics and biomedical applications. Due to their accelerating production and use, CNTs constitute a potential environmental risk if they are released to soil and groundwater systems. It is therefore essential to improve the current understanding of environmental fate and transport of CNTs. The transport and retention of CNTs in both natural and artificial media have been reported in literature, but the findings widely vary and are thus not conclusive. There are a number of physical and chemical parameters responsible for variation in retention and transport. In this study, a complete procedure of selected multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) is presented starting from their surface modification to a complete set of laboratory column experiments at critical physical and chemical scenarios. Results indicate that the stability of the commercially available MWCNTs are critical with their attached surface functional group which can also influence the transport and retention of MWCNT through the surrounding medium.
С недавним развитием в области нанотехнологий, которая использует различные типы наночастиц на совершенствование ряда технологий в таких отраслях, как информационные технологии, энергетика, охрана окружающей науке, медицине, национальной безопасности, безопасности пищевых продуктов и транспортировки; Глубокое понимание транспорта и удержания наночастиц в почву и грунтовые воды имеет решающее значение для оценки риска, а также экологических применений наночастиц 1-3. Углеродные нанотрубки (УНТ) являются одним из наиболее производимых на основе углерода наночастиц 2,4. Углеродные нанотрубки имеют длинные и цилиндрической формы графена с диаметром, как правило, ниже 100 нм и длиной в диапазоне от 100 нм до 50 мкм. Они обладают уникальными свойствами, которые ускорили их использование во многих приложениях, таких как электроника, оптика, косметика и биомедицинских технологий (например, композитные материалы) 5. С увеличением использования, есть также увеличилась гISK воздействия на здоровье человека и воздействия на здоровье, а также неблагоприятных экологических последствий следующих НКТ и других углеродных наноматериалов распоряжении для окружающей среды 5-8.
При отсутствии поверхностных модификаций (нефункционализованного), углеродные нанотрубки очень гидрофобными и имеет тенденцию собираться в водном растворе. Функционализованные углеродные нанотрубки могут, тем не менее, остаются диспергируют и стабильны в водных растворах и могут быть использованы для биомедицинских целей, таких как доставка лекарственных средств 9. При этом существенно, что углеродные нанотрубки остаются диспергируют и мобилизованы, так что лекарственное средство может быть доставлено в человеческом теле 10. С другой стороны, для снижения экологических рисков, есть необходимость в проведении исследований, направленных на как иммобилизации УНТ для того, чтобы избежать их вход в водоносных горизонтов и питьевых водных ресурсов 11. Недавние исследования сообщили токсическое действие УНТ на живые организмы, а также рискует экосистем с точки зрения УНТ, входящих и накапливались в пищевой цепи, так какУНТ трудно разлагаются 5,8. Даже при барьерных систем на свалках, содержащих нанотрубки, это может быть возможно углеродные нанотрубки, чтобы пройти через барьеры. В таких случаях УНТ может вступить в водоемах подземных и поверхностных водных объектов. Поскольку нормы и правила по утилизации УНТ четко не определены и транспортные механизмы, плохо понимал, лучшее понимание мобильности УНТ необходимо сформулировать и проектирование систем надлежащей утилизации 12. Таким образом, важно изучить и понять судьбу и транспорт УНТ в пористых средах и влияние физических и химических факторов, обычно присутствующие в приповерхностном среды на модифицированной поверхностью сохранение CNT.
Количество исследований была проведена о влиянии размера коллектор зерна 13-15 при скорости потока 16, и поверхностные свойства зерен 17 на транспорте наночастиц в пористых средах. Однако систематические исследования о влиянии Solutионный химии (например, рН и ионной силы) на возможное осаждение на поверхности коллектора все еще ограничено 18-20. Кроме того, комбинированное воздействие физических факторов, химии растворов среды и поверхностных свойств углеродных нанотрубок не очень хорошо понял и различаются в разных литературе. В этом исследовании, способ получения для модификации поверхности МУНТ будет показано вместе с систематическим колонке лабораторной упакованы с кислотой чистить кварцевого песка будет использоваться для изучения транспорта, сохранения и ремобилизацию поверхностно-модифицированные УНТ в насыщенных пористых средах ,
Влияние МУНТ функционализации
Как показано на рисунке 2, подтверждает стабильность функционализированных MWCNTs, наблюдаемое различие в объеме элюированного MWCNT было обусловлено функционализации и, в частности в связи с добавлением карбоксильной (-СООН…
The authors have nothing to disclose.
The authors would like to acknowledge the support from the Department of Earth Sciences, Uppsala University for supporting part of this research.
Name of Material/ Equipments | Company | Catalog Number | Comments/Description |
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 |