انتقال نانوذرات TiO2 در ستونهای خاک دست نخورده: تاثیر نرخ جریان

برای بررسی انتقال نانوذرات در محیط متخلخل، با توجه به محدودیت ابزارهای آزمایشگاهی و دشوار بودن تفسیر نتایج به دست آمده در محیط های متخلخل پیچیده مانند خاک، اغلب از محیط های متخلخل، همانند دانه های شیشه ای، شن، دانه های خالص کوارتز و شن های بستر رودخانه استفاده می شود. در این تحقیق، اثر دبی های مختلف جریان بر انتقال نانوذرات دی اکسید تیتانیم در ستون های خاک دست نخورده بررسی شد. دبی در واحد سطح 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 ستون های خاک اضافه شد. با اندازه گیری منحنی های رخنه مربوط به هر ستون، پارامترهای تبیین کننده انتقال نانوذرات بر مبنای مدل جذب تک مکانی، مدل جذب سینتیک تک مکانی و مدل جذب سینتیک دو مکانی تعیین شدند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش نرخ جریان، غلظت نسبی نانوذرات TiO2 (غلظت نانوذرات در خروجی ستون های خاک نسبت به ورودی آن) از 3 درصد به 28 درصد افزایش می یابد. در بین مدل های مورد بررسی، مدل جذب سینتیک دو مکانی علاوه بر لحاظ نمودن مکانیسم حبس فیزیکی که براساس اندازه ذرات و منافذ محیط متخلخل صورت می گیرد، با وارد کردن تابع اشباع شدن سطح ذرات محیط متخلخل با نانوذرات و تابع حبس فیزیکی که تغییرات این مکانیسم با فاصله را لحاظ می کند، بهترین برازش (90 %<R2) را در بین سه مدل به کار گرفته شده برای تخمین میزان انتقال نانوذرات از ستون خاک نشان می دهد.