تأثير غلظت پس‌زمينه نانوذرات دي‌اكسيد‌تيتانيم بر انتقال آن‌ها در خاك‌هاي غيراشباع

براي مديريت هر دو جنبه مثبت و منفي كاربرد موادنانو هنگام ورود بهسامانه هاي طبيعي، اطلاع از نحوه توزيع و سرنوشت اين مواد در اين سامانه ها ضرورت دارد، در اين باره، غلظت پس زمينه نانوذرات يكي از عوامل مؤثر بر فرايند انتقال است. در اين تحقيق،به منظور بررسي اثر غلظت پس زمينه بر انتقال نانوذرات دي اكسيد تيتانيم، ابتدا انتقال نانوذرات دي اكسيد تيتانيم در قالب آزمايش هاي ستوني خاك دست نخورده در دبي هاي مختلف جريان بررسي شد. دبي به ترتيب برابر با هدايت هيدروليكي اشباع (جريان اشباع)، 0.9، 0.7 و 0.5 برابر هدايت هيدروليكي اشباع خاك (جريان غيراشباع) توسط پمپ پريستالتيك (BT100-1F) به ستون هاي خاك اضافه شد. سپس به منظور بررسي اثر آزمايش اول (غلظت پس زمينه بعد از آزمايش اول) روي آزمايش هاي بعدي، در يك ستون پس از آزمايش جريان اشباع و اندازه گيري محلول خروجي و تعيين غلظت نانوذرات TiO2 در آن به عنوان تابعي از زمان، جريان با دبي هاي در واحد سطح به ترتيب 540، 420 و 300 ميكروليتر بر دقيقه كه به ترتيب معادل 0.9، 0.7 و 0.5 برابر هدايت هيدروليكي اشباع هستند، برقرار شد. پارامترهاي تبيين كننده انتقال نانوذرات با استفاده از داده هاي اندازه گيري شده منحني هاي رخنه بر مبناي مدل جذب تك مكاني و مدل جذب سينتيك تك مكاني برآورد شدند. در دبي 540 ميكروليتر بر دقيقه (Ks 0.9) ميزان نانوذرات TiO2 خروجي از ستون نسبت به شرايط عدم وجود غلظت پس زمينه كم تر بود( 9% نسبت به 17.2%). دليل اين نتيجه افزايش غلظت نانوذرات و بنابراين احتمال برخورد بيش تر و تشكيل انبوهه هاي بزرگ تر بود كه سبب به دام افتادن آن ها در منافذ خاك مي شود. با كاهش دبي جريان از 540 به 420 (Ks 0.7) و سپس 300 ميكروليتر بر دقيقه (Ks 0.5)، نسبت به شرايطي كه غلظت پس زمينه در ستون خاك وجود نداشت به دليل افـزايش نانوذرات در ستون خاك و كمبود مكان جذب براي آن ها، نانوذرات بيشتري وارد زهاب خروجي از ستون شد(به ترتيب 4% و 6% نسبت به 3.5% و 2.9%). بنابراين، با توجه به تأثيري كه غلظت پس زمينه نانوذرات بر انتقال آن ها در خاك دارد بايد در پروژه هاي پاك‌سازي خاك و آب‌هاي آلوده كه از نانوذره TiO2 استفاده مي شود، ابتدا غلظت زمينه اين نانوذره در محيط تعيين و تأثير آن نيز بر فرايند انتقال بسته به شدت جريان ورودي لحاظ شود. در مدل سينتيك جذب تك مكاني با لحاظ شدن ضريب واجذب نانوذرات TiO2،نتايج تخمين ميزان انتقال نانوذرات از ستون خاك با 0.89 R2 همچنين ME و RMSE بسيار كم تر از مدل جذب تك مكاني در تمام نرخ هاي جريان، بهبود قابل توجهي يافت.