تاثیر غلظت پس زمینه نانوذرات دی اکسید تیتانیم بر انتقال آن ها در خاک های غیراشباع

برای مدیریت هر دو جنبه مثبت و منفی کاربرد موادنانو هنگام ورود بهسامانه­های طبیعی، اطلاع از نحوه توزیع و سرنوشت این مواد در این سامانه­ها ضرورت دارد، در این باره، غلظت پس­زمینه نانوذرات یکی از عوامل موثر بر فرایند انتقال است. در این تحقیق،به منظور بررسی اثر غلظت پس­زمینه بر انتقال نانوذرات دی اکسید تیتانیم، ابتدا انتقال نانوذرات دی اکسید تیتانیم در قالب آزمایش­های ستونی خاک دست­نخورده در دبی­های مختلف جریان بررسی شد. دبی به ترتیب برابر با هدایت هیدرولیکی اشباع (جریان اشباع)، 9/0، 7/0 و 5/0 برابر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (جریان غیراشباع) توسط پمپ پریستالتیک (BT100-1F) به ستون­های خاک اضافه شد. سپس به منظور بررسی اثر آزمایش اول (غلظت پس­زمینه بعد از آزمایش اول) روی آزمایش­های بعدی، در یک ستون پس از آزمایش جریان اشباع و اندازه­گیری محلول خروجی و تعیین غلظت نانوذرات TiO2 در آن به عنوان تابعی از زمان، جریان با دبی­های در واحد سطح به ترتیب 540، 420 و 300 میکرولیتر بر دقیقه که به ترتیب معادل 9/0، 7/0 و 5/0 برابر هدایت هیدرولیکی اشباع هستند، برقرار شد.[H1]  پارامترهای تبیین کننده انتقال نانوذرات با استفاده از داده­های اندازه­گیری شده منحنی­های رخنه بر مبنای مدل جذب تک مکانی و مدل جذب سینتیک تک مکانی برآورد شدند. در دبی 540 میکرولیتر بر دقیقه (Ks 9/0) میزان نانوذرات TiO2 خروجی از ستون نسبت به شرایط عدم وجود غلظت پس­زمینه کم­تر بود( 9% نسبت به 2/17%). دلیل این نتیجه افزایش غلظت نانوذرات و بنابراین احتمال برخورد بیش­تر و تشکیل انبوهه­های بزرگ­تر بود که سبب به دام افتادن آن­ها در منافذ خاک می شود. با کاهش دبی جریان از 540 به 420  (Ks 7/0) و سپس 300 میکرولیتر بر دقیقه (Ks 5/0)، نسبت به شرایطی که غلظت پس­زمینه در ستون خاک وجود نداشت به دلیل افزایش نانوذرات در ستون خاک و کمبود مکان جذب برای آن­ها، نانوذرات بیشتری وارد زهاب خروجی از ستون شد(به­ترتیب 4% و 6% نسبت به 5/3% و 9/2%). بنابراین، با توجه به تاثیری که غلظت پس­زمینه نانوذرات بر انتقال آن­ها در خاک دارد باید در پروژه­های پاک سازی خاک و آب های آلوده که از نانوذره TiO2 استفاده می شود، ابتدا غلظت زمینه این نانوذره در محیط تعیین و تاثیر آن نیز بر فرایند انتقال بسته به شدت جریان ورودی لحاظ شود. در مدل سینتیک جذب تک مکانی با لحاظ شدن ضریب واجذب نانوذرات TiO2،نتایج تخمین میزان انتقال نانوذرات از ستون خاک با 89/0جذب تک مکانی در تمام نرخ­های جریان، بهبود قابل توجهی یافت.  [H1]لازم است در چند جمله کوتاهتر این مطلب به طور مفهوم نوشته شود

کلیدواژه ها:

جذب ، واجذب ، انبوهه ، غیراشباع ، منحنی رخنه