納米材料的廣泛使用增加了納米顆粒 (NPs) 感染土壤和地下水資源的威脅。本研究旨在研究流速、離子強(qiáng)度 (IS) 和初始顆粒濃度三個(gè)參數(shù)對聚乙烯吡咯烷酮功能化氧化石墨烯 (GO-PVP) 傳輸行為和保留機(jī)制的影響。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的研究中研究了 GO-PVP 通過飽和/不飽和（飽和度 = 0.91）沙柱的傳輸。實(shí)驗(yàn)在流速為 1.20 至 2.04 cm min
-1、初始顆粒濃度為 10 至 50 mg L
-1 和 IS 為 5-20 mM 的條件下進(jìn)行。使用 HYDRUS-1D 中的單點(diǎn)動力學(xué)附著模型可以最好地描述 GO-PVP 的保留，該模型考慮了時(shí)間和深度相關(guān)性的保留。根據(jù)突破曲線 (BTCs)，通過降低流速和初始顆粒濃度并增加通過沙柱的 IS，獲得了與 GO-PVP 質(zhì)量恢復(fù)速率相關(guān)的較低傳輸率。增加 IS 可以提高飽和/不飽和介質(zhì)中的 GO-PVP 保留率（基于 k
att 和 S
max）；在飽和/不飽和條件下，k
att 從 2.81 × 10
-3 增加到 3.54 × 10
-3 s
-1，S
max 從 0.37 增加到 0.42 mg g
-1。研究結(jié)果表明，在不飽和條件下通過沙柱增加 GO-PVP 的保留率可以降低生態(tài)系統(tǒng)暴露納米顆粒的危害。
圖1. 本研究中用于GO-PVP在不飽和條件下運(yùn)輸和保留的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模設(shè)置：（a）示意圖，（b）現(xiàn)場照片。
圖2. 流速對運(yùn)輸和保留實(shí)驗(yàn)中觀察到的 GO-PVP 的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影響（固定參數(shù)為 C
0 = 25 mg L
-1 和 IS = 10 mM）。
圖3. IS 對 GO-PVP 在運(yùn)輸和保留實(shí)驗(yàn)中觀察到的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影響（固定參數(shù)為 C
0 = 25 mg L
-1 和 q = 1.50 cm min
-1 ）。
圖4. 初始粒子濃度對 GO-PVP 在運(yùn)輸和保留實(shí)驗(yàn)中觀察到的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影響（固定參數(shù)為 q = 1.20 cm min
-1 和 IS = 5 mM）。
相關(guān)研究成果由阿米爾卡比爾技術(shù)大學(xué) (德黑蘭理工學(xué)院)土木與環(huán)境工程系及隆德大學(xué)建筑與環(huán)境技術(shù)系Mahsa Shahi等人于2024年發(fā)表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141714 )上。原文：Transport and retention of functionalized graphene oxide nanoparticles in saturated/unsaturated porous media: Effects of flow velocity, ionic strength and initial particle concentration
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
