纳米材料的广泛使用增加了纳米颗粒 (NPs) 感染土壤和地下水资源的威胁。本研究旨在研究流速、离子强度 (IS) 和初始颗粒浓度三个参数对聚乙烯吡咯烷酮功能化氧化石墨烯 (GO-PVP) 传输行为和保留机制的影响。在实验室规模的研究中研究了 GO-PVP 通过饱和/不饱和（饱和度 = 0.91）沙柱的传输。实验在流速为 1.20 至 2.04 cm min
-1、初始颗粒浓度为 10 至 50 mg L
-1 和 IS 为 5-20 mM 的条件下进行。使用 HYDRUS-1D 中的单点动力学附着模型可以最好地描述 GO-PVP 的保留，该模型考虑了时间和深度相关性的保留。根据突破曲线 (BTCs)，通过降低流速和初始颗粒浓度并增加通过沙柱的 IS，获得了与 GO-PVP 质量恢复速率相关的较低传输率。增加 IS 可以提高饱和/不饱和介质中的 GO-PVP 保留率（基于 k
att 和 S
max）；在饱和/不饱和条件下，k
att 从 2.81 × 10
-3 增加到 3.54 × 10
-3 s
-1，S
max 从 0.37 增加到 0.42 mg g
-1。研究结果表明，在不饱和条件下通过沙柱增加 GO-PVP 的保留率可以降低生态系统暴露纳米颗粒的危害。
图1. 本研究中用于GO-PVP在不饱和条件下运输和保留的实验室规模设置：（a）示意图，（b）现场照片。
图2. 流速对运输和保留实验中观察到的 GO-PVP 的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影响（固定参数为 C
0 = 25 mg L
-1 和 IS = 10 mM）。
图3. IS 对 GO-PVP 在运输和保留实验中观察到的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影响（固定参数为 C
0 = 25 mg L
-1 和 q = 1.50 cm min
-1 ）。
图4. 初始粒子浓度对 GO-PVP 在运输和保留实验中观察到的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影响（固定参数为 q = 1.20 cm min
-1 和 IS = 5 mM）。
相关研究成果由阿米尔卡比尔技术大学 (德黑兰理工学院)土木与环境工程系及隆德大学建筑与环境技术系Mahsa Shahi等人于2024年发表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141714 )上。原文：Transport and retention of functionalized graphene oxide nanoparticles in saturated/unsaturated porous media: Effects of flow velocity, ionic strength and initial particle concentration
转自《石墨烯研究》公众号
