Preparación de nanopartículas de celulosa a partir de desechos de ...
TRANSPORTE(RETENCIÓN) DE … · Fundamento: La atenuación de la intensidad del haz incidente es...
24
TRANSPORTE (RETENCIÓN) DE NANOPARTÍCULAS EN SUELOS DERIVADOS DE MATERIALES VOLCÁNICOS. Mauricio Escudey Universidad de Santiago de Chile CEDENNA, Center for the Development of Nanoscience and Nanotechnology Panamá Febrero 2018
Transcript of TRANSPORTE(RETENCIÓN) DE … · Fundamento: La atenuación de la intensidad del haz incidente es...
TRANSPORTE (RETENCIÓN) DE NANOPARTÍCULAS ENSUELOS DERIVADOS DE MATERIALES VOLCÁNICOS.
Mauricio Escudey
Universidad de Santiago de ChileCEDENNA, Center for the Development of
Nanoscience and Nanotechnology
Panamá Febrero 2018
Colector de fracciones
Columna de suelo
Bomba peristáltica
Contenedor de eluyente
Propuesta para la Determinación de Nanopartículas en Tiempo Real
Atenuación debido a reflexión de radiación
Haz incidente, Io
Atenuación debido a dispersión de radiación
Haz transmitido, I
Cuantificación en tiempo real empleando turbidimetría
Fundamento: La atenuación de la intensidad del haz incidente es proporcional a la concentración de nanopartículas en suspensión
‐log (I/Io)=kbC=S
Determinación de nanopartículas
Curvas de calibración para Ferrihidrita (Fh) y Fe2O3
a 500 nm
Concentration (mg mL-1)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
-log
(I/Io
)
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Ferrihydrite 500 nmFe2O3 500 nm
y=1.0622 x - 0.000590 r ² 0.9999
y=1.497 x + 0.0192 r ² 0.9997
Fh Fe2O3
LOD mg mL-1 0.0015 0.0011LOQ mg mL-1 0.0051 0.0036
/
…
…
…Wavelength (nm)
400 500 600 700 800
-log
(I/Io
)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Fe2O3 0.16mg mL-1
Ferrihydrite 0.16 mg mL-1
Fe2O3 0.16mg mL-1 + Ferrihydrite 0.16 mg mL-1
Determinación analítica de mezclas de nanopartículas
Mixture Theoretical Composition
(mg mL‐1)
Experimental Composition
(mg mL‐1)Fe2O3 500 nm 550 nm Fe2O3
M1 0.2 1.0 1.388 0.491 0.20 1.03M2 0.6 0.6 1.575 0.465 0.61 0.61M3 1.0 0.2 1.748 0.434 1.03 0.19
Composición teórica y experimental de mezclas ferrihidrita-Fe2O3medidas a 500 y 550 nm.
Determinación de nanopartículas
Restricciones:
‐ No pueden estar presentes especies absorbentes o partículas en suspensión diferentes a las partículas de interés (Fe2O3, Fh).
‐ Las nanopartículas no pueden ser sustancialmente diferentes en tamaño o en estabilidad de la suspensión, comparando la situación antes y después de la lixiviación.
‐ Cada vez se debe construir una nueva curva de calibración.
Santa Bárbara ‐ Ferrihidrita
4t (s)
0 100 200 300 400 500
-log
(I/Io
)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
Accu
mul
ated
(mg)
0
10
20
30
40
FerrihydriteFerrihydrite DuplicateAccumulated (g)Accumulated Duplicate (mg)Total mass
Total mass35.52 mg
t (s)0 500 1000 1500 2000 2500 3000
-log
(I/Io
)
-1
0
1
2
3
4
Accu
mul
ated
(mg)
-50
0
50
100
150
4.1 mg
26.3 mg
51.9 mg
78.8 mg
107.9
4.1 mg22.2 mg
25.6 mg26.9 mg
29.1 mg
Total mass177.6 mg
( )
Santa Bárbara ‐ Fe2O3
t (s)0 200 400 600 800 1000 1200
-log
(I/Io
)
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Accu
mul
ated
(mg)
0
10
20
30
40
Fe2O3
Fe2O3 DuplicateAccumulated (mg)Accumulated Duplicate (mg)Total mass (mg)
Total mass40 mg
t (s)0 500 1000 1500 2000 2500 3000
-log
(I/Io
)
0
1
2
3
4
accu
mul
ated
(mg)
0
50
100
150
200
4.6 mg 15.8 mg 17.7 mg 18.2 mg 18.8 mg
4.6 mg
20.4 mg
38.1 mg
56.3 mg
75.1 mg
Total mass207.5 mg
Suelo Transporte (%) pH de solución lixiviada
Ferrihidrita Fe2O3 Ferrihidrita Fe2O3
Collipulli 65.3±3.6 84.0±4.5 6.09 ± 0.18 5.41±0.04
Ralún 55.2±2.3 73.7±2.3 4.86±0.18 4.45±0.16
Santa Bárbara 7.2±1.1 9.4±0.1 4.72±0.18 4.46±0.03
Nueva Braunau 40.0±2.3 62.1±2.2 5.87±0.09 4.75±0.07
Transporte en profundidad de nanopartículas de Ferrihidrita y Fe2O3 en suelos volcánicos
Transporte de mezcla de nanopartículas en suelos volcánicos
Mezcla 1:1 Fe2O3‐Ferrihidrita
Santa Bárbara – mezcla 1:1 Ferrihidrita : Fe2O3
t (s)0 500 1000 1500 2000 2500 3000
-log
(I/Io
)
0
1
2
3
4
Fh 6.1 mgFe2O3 2.3 mg
Fh 15.9 mgFe2O3 11.2 mg
Fh 16.5 mgFe2O3 15.3 mg Fh 16.6 mg
Fe2O3 17.5 mg
Fh 16.7 mgFe2O3 16.6 mg
Estudios de simulación en columnas de suelo
Estudios Cinéticos e Isotermas de Sorción
t (min)0 20 40 60
C s
orbe
d (m
g g-1
)
0
4
8
12
16
20
Experimental dataPseudo second order r2=0.9145Morris-Weber r2=0.9719
Cinética de sorción de ferrihidrita en suelo Santa Bárbara (Andisol), C=2000 mg L‐1
Isoterma de sorción en Batch: Santa Bárbara ‐ Ferrihidrita, tiempo de equilibrio= 60 minutos
neFads CKC
Freundlich
eL
eLads CK
CKBC
1max
Langmuir
Concentration in solution (mg/L)0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Ferri
hydr
ite s
orbe
d (m
g/g)
0
10
20
30
40
50
Experimental dataLangmuirFreundlich
LangmuirBmax=41.956KL=0.0940R=0.8908
Freundlichn=0.0751KF=24.70R=0.8828
Isoterma de sorción en columna: Santa Bárbara ‐ Fe2O3Flujo: 3.2 ± 0.0 mL/min
Concentration in solution (mg/L)0 100 200 300 400
Fe 2
O3
sorb
ed (m
g/g)
0
1
2
3
4
5
Experimental dataLangmuirFreundlich
LangmuirBmax=4.23KL=0.0417
R=0.8878
Freundlich n=0.2010KF=1.26R=0.8892
neFads CKC
Freundlich
eL
eLads CK
CKBC
1max
Langmuir
Concentration in solution (mg/L)0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
Ferri
hydr
ite s
orbe
d (m
g/g)
0
10
20
30
40
50
Experimental dataLangmuirFreundlich
LangmuirBmax=41.956KL=0.0940R=0.8908
Freundlichn=0.0751KF=24.70R=0.8828
Comparación entre sorción realizada en batch y en columnaSanta Bárbara ‐ Ferrihidrita
Concentration in solution (mg/L)0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Ferri
hydr
ite s
orbe
d (m
g/g)
0
1
2
3
4
5
6
7
Experimental dataLangmuirFreundlich
LangmuirBmax=8.0949KL=0.0158R=0.9762
Freundlichn=0.4656KF=0.5448R=0.9846
Batch: tiempo de equilibrio=60 min Columna: Flujo=5.8±0.1 mL/min
Factores que afectan el transporte en profundidad
Flow (mL/min)0 2 4 6 8
Tota
l Fe2
O3
leac
hes
(mg)
-0.5
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
Experimental data
Efecto de la velocidad de flujo de agua en la lixiviación de Fe2O3
Santa Barbara
Flow mL/min0 2 4 6 8
tota
l Fe2
O3
leac
hed
(mg)
-10
0
10
20
30
40
Experimental data
Collipulli
Transport (%)0 20 40 60 80 100
Satu
rate
d H
ydra
ulic
Con
duct
ivity
(cm
/s)
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
FerrihydriteFe2O3
Collipulli
Ralun
Nueva Braunau
Santa Barbara
Relación % transporte – Conductividad Hidráulica saturada del suelo
Relación %Transporte vs Punto isoeléctrico del suelo
Transport (%)0 20 40 60 80 100
Isoe
lect
ric P
oint
1
2
3
4
5
6
%T Fe2O3 Ferrihydrite
Collipulli
Ralun
Nueva Braunau
Santa Barbara
Relación %Transporte vs Punto isoeléctrico del suelo
Transport (%)0 20 40 60 80 100
Isoe
lect
ric P
oint
1
2
3
4
5
6
%T Fe2O3 Ferrihydrite
Collipulli
Ralun
Nueva Braunau
Santa Barbara
Zeta P
otenti
al (mV
)
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
pH2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Santa BarbaraCollipulliDiguillinNueva BraunauRalunFerrihydriteFe 2O 3
