Le transport des nanotubes de carbone modifiés en surface par une colonne de sol

Résumé

Les propriétés de surface d’une nanoparticule sont importantes pour leur interaction avec le milieu environnant. Par conséquent, la modification de la surface des nanotubes de carbone peut être essentielle pour leur transport et leur rétention dans les milieux poreux. Ici, des expériences sur colonne à l’échelle du laboratoire sont utilisées pour comprendre le transport et la rétention possibles de ces nanoparticules.

Résumé

Les nanotubes de carbone (NTC) sont des nanoparticules largement fabriquées, qui sont utilisées dans un certain nombre de produits de consommation, tels que les articles de sport, l’électronique et les applications biomédicales. En raison de l’accélération de leur production et de leur utilisation, les NTC constituent un risque potentiel pour l’environnement s’ils sont rejetés dans les sols et les nappes phréatiques. Il est donc essentiel d’améliorer la compréhension actuelle du devenir dans l’environnement et du transport des NTC. Le transport et la rétention des NTC dans les milieux naturels et artificiels ont été rapportés dans la littérature, mais les résultats varient considérablement et ne sont donc pas concluants. Il existe un certain nombre de paramètres physiques et chimiques responsables de la variation de la rétention et du transport. Dans cette étude, une procédure complète de nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT) sélectionnés est présentée, à partir de leur modification de surface, jusqu’à un ensemble complet d’expériences en colonne de laboratoire dans des scénarios physiques et chimiques critiques. Les résultats indiquent que la stabilité des MWCNT disponibles dans le commerce est critique avec leur groupe fonctionnel de surface attaché, qui peut également influencer le transport et la rétention des MWCNT à travers le milieu environnant.

Introduction

Avec le développement récent dans les nanotechnologies qui utilise différents types de nanoparticules pour améliorer un certain nombre de technologies dans des secteurs comme la technologie de l'information, l'énergie, les sciences environnementales, la médecine, la sécurité intérieure, la sécurité alimentaire, et le transport; une compréhension approfondie du transport et la rétention des nanoparticules dans le sol et les eaux souterraines est essentiel pour l'évaluation des risques ainsi que des applications environnementales des nanoparticules manufacturées ^1-3. Les nanotubes de carbone (NTC) sont une des nanoparticules à base de carbone pro....

Protocole

1. La fonctionnalisation des nanotubes de carbone multiparois

1. Effectuer toute l'étape de fonctionnalisation intérieur d'une hotte, en utilisant des lunettes de sécurité, des gants et une blouse de laboratoire. Mesurer 24 ml d'acide sulfurique et 8 ml d'acide de nitrate à l'aide d'une éprouvette graduée, puis les transférer dans un bécher. Ajouter 32 mg de MWCNT non traitées dans un bécher à l'aide d'étain contenant en aluminium à une balance analytique (concentration finale doit être de 1 mg / ml de mélange acide).
2. Premièrement, gardez le bécher avec MWCNT et le mélange acide dans le nettoyeur à ultrasons (de bain)....

Résultats

Effet de fonctionnalisation MWCNT

La solution de MWCNT fonctionnalisé et dispersé a été scellé dans le récipient pour permettre à la solution d'atteindre l'équilibre. Il n'y avait ni sédimentation ni l'agrégation observée dans la solution mère après sonication, que le diamètre hydrodynamique de MWCNT (1619 ± 262 nm) dans la solution est restée la même pendant six mois de traitement par ultrasons (Figure 2). Pour étudier l'effet de la fonc.......

Discussion

Effet de fonctionnalisation MWCNT

Comme la figure 2 confirme la stabilité de MWCNT fonctionnalisés, la différence observée dans le volume élué de MWCNT était due à fonctionnalisation et en particulier en raison de l'addition d'un groupe carboxyle (-COOH) des groupes à la surface des MWCNT (figures 3 et 4). Dans le processus de fonctionnalisation similaire, la présence d'oxygène a été confirmée par X-ray spectrosc.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
MWCNT	Cheap Tubes Inc., États-Unis	sku-03040304 Acheté	sous forme de poudre semi-fonctionnelle
Sable de quartz	Sibelco Nordic, Baskarp, Suède	B44	Acheté avec plus de 91 % de sable de silice
H2SO4	VWR	1.01833.2500	Pureté de 95 % à 97 %
HNO3	VWR	1.00441.1000	70 % de pureté
HCl VWR		1.00317.2500	37 %-38 % de pureté
H2O2	VWR	23615.248	30 % de pureté
NaCl	VWR	1.06404.0500	99,5 % de pureté
NaOH	Sigma-Aldrich	S8045-500G	99,99 % pur pellets  ;
Homogénéisateur à ultrasons	Biologics Inc. Manassas, Virginie	Modèle 3000, 0-127-0002	Fonctionne pour un intervalle de temps fixe
Sonicateur (bain)	Kerry Ultrasonic Ltd	1808	Sonicateur à bain commun
Pompe péristaltique	Ismantec, Glattbrugg, Suisse	ISM931	Travail avec un tube en tygon dans la pompe
Spectrophotomètre	Hach Lange	DR500, LPV408.99.0001	Fonctionnement avec une cuvette manuelle ainsi qu’avec un échantillonnage automatisé
PH-mètre	Metrohm	781	Analyse du pH
Colonne en verre	Chromaflex	420830-1510	Colonne avec capuchon réglable
Collecteur de fractions	Spectrum Labs Europe	CF-2, 124846	Fixe à intervalle de temps régulier
Tubes collecteurs de fractions	VWR	212-9599	Tube
Plaque chauffante Thermo	Scientific	SP131320-33	Four à température réglable
	Elektro Helios	259	Pour séchage au four de sable
Balance	Mettler Toledo	AE 160	Pour un poids précis

en verre d’un volume de 6 ml