| Περίληψη: | Ο νανοσίδηρος μηδενικού σθένους (zero valent iron nanoparticles - nZVI) χρησιμοποιείται ευρέως σε μορφή υδατικού αιωρήματος (νανορευστό) για την επιτόπια απορρύπανση ρυπασμένων εδαφών και υπόγειων υδάτων για μια ποικιλία επικίνδυνων ρύπων (π.χ. χλωριωμένοι υδρογονάνθρακες, εξασθενές χρώμιο, νίτρο-αρωματικά, κλπ). Η παρούσα εργασία έχει ως στόχο την μελέτη της δράσης αιωρημάτων σιδήρου μηδενικού σθένους, nZVI, σε πορώδη μέσα ρυπασμένα με χλωριωμένους υδρογονάνθρακες, έτσι ώστε να βελτιστοποιηθεί η απόδοση της επιτόπιας απορρύπανσης. Αρχικά αναπτύσσονται τα πρωτόκολλα (1) παρασκευής του σιδήρου μηδενικού σθένους, (2) προστασίας του νανοσιδήρου με επικάλυψη πολυμερούς και (3) ενθυλάκωσής του νανοσιδήρου σε λιπιδικές συστάσεις (λιποσώματα) για την ασφαλή μεταφορά του σε περιοχές όπου μεγιστοποιείται η συγκέντρωση ρύπου. Στη συνέχεια, μελετάται η αντιδραστικότητα του νανοσιδήρου ως προς αναγωγή τετραχλωροαιθυλενίου (perchloroethylene-PCE) διαλυμένου σε υδατική φάση, σε αντιδραστήρες διαλείποντος έργου. Κατόπιν προσδιορίζονται οι ιδιότητες μεταφοράς του σιδήρου μηδενικού σθένους επικαλυμμένου με πολυμερές, και σιδήρου ενθυλακωμένου σε λιποσώματα σε πρότυπα πορώδη μέσα, με πειράματα συνεχούς ροής ώστε να διαπιστωθεί η κινητικότητα των διαφόρων νανορευστών και να επιλεγεί το πλέον αποδοτικό σύστημα για μελέτες απορρύπανσης. Τα πρότυπα πορώδη μέσα που προσομοιώνουν το υπέδαφος περιλαμβάνουν ένα γυάλινο μικρομοντέλο και μία στήλη πυριτικής άμμου. Στη συνέχεια πραγματοποιούνται πειράματα οπτικής παρακολούθησης της επιτόπιας απορρύπανσης παγιδευμένων γαγγλίων PCE (πηγαία ζώνη ρύπανσης) στο δίκτυο πόρων του γυάλινου μκρομοντέλου, μέσω της συνεχούς διοχέτευσης αιωρήματος nZVI. Με αυτό τον τρόπο, ποσοτικοποιείται ο ρυθμός απορρύπανσης αδιάλυτης φάσης PCE και προτείνονται πιθανοί μηχανισμοί αποχλωρίωσης λαμβάνοντας υπόψη τη διαλυτοποίηση PCE καθώς επίσης και τις πιθανές αντιδράσεις του nZVI με αδιάλυτο και διαλυτό PCE. Ακολουθεί ένα πείραμα απορρύπανσης του υπολειπόμενου (residual) PCE σε στήλη πυριτικής άμμου ώστε να αξιολογηθεί η αποδοτικότητα του nZVI υπό ρεαλιστικές συνθήκες. Τέλος, αναπτύσσεται ένα μακροσκοπικό αριθμητικό μοντέλο όλων των διεργασιών μεταφοράς και αντίδρασης που συμβαίνουν κατά τη ροή νανοσωματιδίων σιδήρου σε πορώδη μέσα μερικώς κορεσμένα με γάγγλια χλωριωμένου υδρογονάνθρακα. Μέσω της δυναμικής προσαρμογής (inverse modeling) των προβλέψεων του μοντέλου σε πειραματικά αποτελέσματα ροής nZVI και απορρύπανσης PCE στο γυάλινο μικρομοντέλο, εκτιμώνται οι παράμετροι που περιγράφουν τις κινητικές της απόθεσης / αποκόλλησης νανοσωματιδίων καθώς επίσης και οι κινητικές αντίδρασης nZVI/PCE σε αναφορά με τους πιθανούς μηχανισμούς που ταυτοποιήθηκαν. Τέλος, επισημαίνονται τα πλέον σημαντικά συμπεράσματα και γίνονται προτάσεις για μελλοντική εργασία.
|
|---|
