纳米级零价值铁颗粒与水环境中的粘土矿物质的界面相互作用:实验和理论计算研究
Yanlong Wang1, Qinghui Zhao2, Yuanfeng Guo3
1College of Safety and Environmental Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China; Institute of Yellow River Delta Earth Surface Processes and Ecological Integrity, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China.
纳米级零价值铁颗粒 (nZVI) 的环境行为受到它们与粘土矿物质的聚合的影响. 用CMC涂覆nZVI会改变这些相互作用,影响它们在土壤和地下水中的命运.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 纳米技术 纳米技术
- 土壤科学 土壤科学
背景情况:
- 纳米级零价值铁颗粒 (nZVI) 用于环境修复.
- 它们的环境命运受到土壤成分,如粘土矿物颗粒 (CMP) 的相互作用的影响.
- 了解nZVI-CMP的异构聚合对于预测它们的运输和有效性至关重要.
研究的目的:
- 为了研究裸体和甲基纤维素 (CMC) 涂层的nZVI与高林和蒙莫里隆之间的相互作用.
- 阐明控制这些异构聚合的pH依赖机制.
- 评估CMC涂层对nZVI-CMP相互作用的影响.
主要方法:
- 同定位实验和聚合动力学.
- 电子显微镜用于可视化粒子相互作用.
- 德贾金 - 兰道 - 维维 - 欧贝克 (DLVO) 和扩展的DLVO (EDLVO) 能源分析.
- 密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 根据pH值进行的相互作用研究.
主要成果:
- EDLVO理论有效地描述了水生环境中的nZVI-CMP相互作用.
- 在酸性pH值下,赤裸裸的nZVI通过范德瓦尔斯力与考利尼特相互作用,通过复合力,范德瓦尔斯力和静电力与蒙特莫里隆尼特相互作用.
- CMC涂层的nZVI主要通过结,范德瓦尔斯力和静电力连接到带正电荷的CMP面/边缘.
- 在中性和性pH值下,裸体和CMC涂层的nZVI通过复合或键和范德瓦尔斯力连接到CMP面/边.
- 由于硬体排斥,CMC涂层诱导了可逆聚合/沉积.
结论:
- nZVI和CMP之间的pH取决的相互作用是复杂的,并受到表面电荷和化学力的影响.
- CMC涂层修改了nZVI聚合行为,可能会影响它们的环境流动性和风险.
- 这些发现对于优化基于nZVI的整治策略和环境风险评估至关重要.
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