表面修飾的多孔質媒体中のグラフェン酸化物と重金属イオンの共輸送

地下水質と公衆衛生を保護するためには、異なる表面特性を持つ多孔質媒体中の重金属イオンの輸送を予測する能力が重要です。この研究では、フミン酸（HA）、スメクタイト、カオリナイト、およびフェリヒドライトでコーティングされた砂媒体におけるPb2+およびCD2+の共輸送および再移動に対するグラフェン酸化物（GO）の効果を、実験室で詰め込んだカラム実験を介して評価されました。走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分析により、コーティングされた砂の表面形態がまったく異なり、表面の56.7-89.9％がコーティングで覆われ、主要な元素成分はC、O、SI、ALであることが示されました。、およびfe。GOは、HA、カオリナイト、スメクタイトコーティングされた砂で高い移動性を示しましたが、フェリヒドライトコーティングされた砂に高い保持を示しました。GOはPb2+およびCD2+の輸送を減少させましたが、両方の金属イオンもコーティングされた砂柱のGOの移動度を低下させました。溶出実験により、GOは、コーティングされた砂からの以前に吸収されたPb2+およびCD2+の再動化と放出につながることが明らかになりました。ただし、おそらく、スメクタイトがGOよりも重金属に対する吸着の親和性が強いため、Smectiteコーティングされた砂コラムからPB2+およびCD2+を放出することはできませんでした。Derjaguin-Landau-verwey-overbeekの計算が採用され、列のGO輸送の動作がよく説明されました。さらに、移流分散反応方程式は、コーティングされた砂ウェルにGOを使用して、PB2+とCD2+の共輸送をシミュレートしました。これらの結果は、脆弱な土壌および地下水システムの汚染物質と共存するナノ材料の潜在的な影響についての洞察を提供することが期待されています。

The ability to predict the transport of heavy metal ions in porous media with different surface characteristics is crucial to protect groundwater quality and public health. In this study, the effects of graphene oxide (GO) on co-transport and remobilization of Pb2+ and Cd2+ in humic acid (HA), smectite, kaolinite, and ferrihydrite-coated sand media were evaluated via laboratory packed-column experiments. Scanning electron microscope and energy dispersive X-ray analysis showed that the surface morphology of the coated sands was quite different and that ∼56.7-89.9% of the surface was covered by the coating and the major elemental components were C, O, Si, Al, and Fe. GO exhibited high mobility in HA, kaolinite, and smectite-coated sand, but showed high retention in ferrihydrite-coated sand. While GO reduced the transport of Pb2+ and Cd2+, both metal ions also reduced the mobility of GO in coated-sand columns. Elution experiments revealed that GO led to the remobilization and release of the previously sorbed Pb2+ and Cd2+ from the coated sand. However, GO could not release Pb2+ and Cd2+ from smectite-coated sand columns, probably because smectite has stronger adsorption affinity to the heavy metals than GO. Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek calculations were employed and explained the GO transport behavior in the columns well. Furthermore, the advection-dispersion-reaction equation simulated the cotransport of Pb2+ and Cd2+ with GO in the coated sand well. These results are expected to provide insight into the potential impact of coexisting nanomaterials with contaminants in vulnerable soil and groundwater systems.