تأثیر غلظت پس‌زمینه نانوذرات دی‌اکسید‌تیتانیم بر انتقال آن‌ها در خاک‌های غیراشباع

Abstract

<strong>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 مؤثر 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 افـزایش 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 تأثیری که غلظت پس­زمینه نانوذرات بر انتقال آن­ها در خاک دارد باید در پروژه­های پاک‌سازی خاک و آب‌های آلوده که از نانوذره TiO₂ استفاده می شود، ابتدا غلظت زمینه این نانوذره در محیط تعیین و تأثیر 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 89/0<R² همچنین ME و RMSE بسیار کم­تر از مدل جذب تک مکانی در تمام نرخ­های جریان، بهبود قابل توجهی یافت.</strong><br /> <br /> <br /> <br /> [H1]لازم است در چند جمله کوتاهتر این مطلب به طور مفهوم نوشته شود