纳米粒子在多孔介质中迁移模型的优化

当前,纳米粒子在土壤等多孔介质中的传输多采用单集去除率(η)进行定量描述。然而,单集去除率仅考虑单个介质颗粒对纳米粒子的作用,并未考虑介质颗粒之间的孔隙对纳米粒子的拦截效应,如T-E模型。鉴于此,采用持水度(f_(r))来定量反映多孔介质的孔隙特征,并对现有的T-E模型进行了修正。实验表明,纳米粒子通过具有相同孔隙度(f)砂柱的穿透率并不相同,且与持水度(f_(r))呈反比关系。在此基础上,将截留机制产生的碰撞效率(η_(I))调整为与孔隙度(f)和持水度(f_(r))同时相关的表达式来实现对原有模型的优化。此外,通过砂柱对纳米二氧化硅(nSiO_(2))的传输实验和纳米二氧化钛(nTiO_(2))在不同粒径石英砂中的传输实验证明,优化模型适用于不同粒径的多孔介质并可以更准确地预测纳米粒子在多孔介质中的迁移。

纳米粒子在多孔介质中迁移的研究

考察nTiO_(2)纳米粒子团聚和初始粒子浓度、多孔介质粗糙程度和颗粒大小以及流体流速和离子浓度等因素对纳米粒子在多孔介质中迁移的影响。结果表明,团聚程度越高,穿透率越小;纳米粒子的穿透率随着浓度的增大而减小;表面越粗糙的多孔介质可以附着更多的纳米粒子,减小纳米粒子的穿透率;粒径较小的多孔介质中,纳米粒子穿透率较低;流体流速越高,纳米粒子穿透率越高;较高离子浓度会降低纳米粒子穿透率。