Detailansicht
Monitoring techniques for studying mobility of iron oxide nanoparticles during field application
Stefan Holzner
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Interdisziplinäres Masterstudium Environmental Sciences
Betreuer*in
Thilo Hofmann
DOI
10.25365/thesis.38826
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29449.23266.368170-2
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In dieser Arbeit wurden Methoden zum Nachweis von Eisenoxyd Nanopartikeln anhand von Partikelgröße, Zeta Potential, Trübheit, Gesamteisen und UV-Absorption getestet. Die geeigneten Methoden wurden für Säulenversuche angepasst und getestet. Zusätzlich wurden die Säulenversuche modelliert, um Transport-Parameter für die Nanopartikel zu erhalten. Am Ende wurden die erfolgreich getesteten Methoden in einem Pilotversuch, einem Containerexperiment angewendet. Für das Containerexperiment musste ein Probennahme-Plan erstellt werden, in welchem die Transport-Parameter der Nanopartikel mit Informationen einer hydraulischen Modellierung des Containers kombiniert wurden.
Es wurde herausgefunden, dass lediglich Partikelgrößen-, Trübheits- und Gesamteisenmessungen für den Nachweis der Eisenoxyd Nanopartikel im Pilotversuch in Frage kommen. Die Säulenversuche, durchgeführt mit Fließraten von 10,5 ml/min und 1,06 ml/min (dies entspricht Fließgeschwindigkeiten von 100 m/d und 10 m/d) und Nanopartikel Suspensionen mit Partikelkonzentrationen von 1 g/l und 10 g/l, ergaben mit Rückgewinnungsraten von 0,98, dass die Eisenoxyd Nanopartikel sehr mobil sind. Lediglich in Experimenten mit hohen Partikelkonzentrationen (von 10 g/l) und geringen Fließraten (von 1,06 ml/min) wurden Partikel im porösen Medium der Säulen zurückgehalten, und die Rückgewinnungsraten wurden bis auf ein Minimum von 0,72 gesenkt. Sehr ähnliche Resultate lieferten die Modellierungen der Säulenexperimente.
Im letzten Schritt wurden dann die geeignetsten Nachweismethoden für die Partikel im Pilotversuch angewendet. Dort zeigte sich die Effektivität der gemessenen Parameter, aber auch deren Grenzen und Bereiche, welche besonders für Fehler anfällig sind. Aber wenn die Parameter in Kombination interpretiert werden, können die Fehler erkannt und korrigiert werden.
Abstract
(Englisch)
This thesis tested different methods to detect iron oxide nanoparticles via particle size, zeta potential, turbidity, total iron, and UV-absorption. The applicable techniques were tested and adapted for column experiments. Additionally the column experiments were modeled to acquire transport parameters for the nanoparticles. The successfully tested methods were applied in a pilot scale container experiment, for which a sampling plan was developed by combining the particles’ transport parameters with information gained from a hydraulic model of the container.
It was found, that only total iron, turbidity, and particle size measurements were applicable for detection of the nanoparticles in the pilot scale experiment.
The column experiments, performed with flow rates of 10.5 mL/min and 1.06 mL/min (corresponding to flow velocities of 100 m/d and 10 m/d) and nanoparticle suspensions with particle concentrations of 1 g/L and 10 g/L, showed that the iron oxide nanoparticles are highly mobile with a recovery rate of 0.98. In experiments with high particle concentrations (10 g/L) and low flow rates (1.06 mL/min) particles got retained in the porous medium of the column, reducing the recovery rate down to a minimum of 0.72. Very similar results were delivered by modeling the column experiments.
The most promising methods for particle detection were in the end applied in the pilot scale experiment, showing the effectivity, but also the limits of the measured parameters which are susceptible to errors. However, if the parameters are interpreted in concert, the errors can be identified and corrected.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Iron oxide nanoparticles mobility column experiments modeling transport parameters
Schlagwörter
(Deutsch)
Eisenoxyd Nanopartikel Mobilität Säulenversuche Modellierung Transportparameter
Autor*innen
Stefan Holzner
Haupttitel (Englisch)
Monitoring techniques for studying mobility of iron oxide nanoparticles during field application
Paralleltitel (Deutsch)
Methoden zur Beobachtung der Mobilität von Eisenoxyd Nanopartikeln während deren Anwendung
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
VIII, 73 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thilo Hofmann
AC Nummer
AC13041628
Utheses ID
34392
Studienkennzahl
UA | 066 | 299 | |