納米材料的廣泛使用增加了納米顆粒 (NPs) 感染土壤和地下水資源的威脅。本研究旨在研究流速、離子強度 (IS) 和初始顆粒濃度三個參數對聚乙烯吡咯烷酮功能化氧化石墨烯 (GO-PVP) 傳輸行為和保留機制的影響。在實驗室規模的研究中研究了 GO-PVP 通過飽和/不飽和（飽和度 = 0.91）沙柱的傳輸。實驗在流速為 1.20 至 2.04 cm min
-1、初始顆粒濃度為 10 至 50 mg L
-1 和 IS 為 5-20 mM 的條件下進行。使用 HYDRUS-1D 中的單點動力學附著模型可以最好地描述 GO-PVP 的保留，該模型考慮了時間和深度相關性的保留。根據突破曲線 (BTCs)，通過降低流速和初始顆粒濃度并增加通過沙柱的 IS，獲得了與 GO-PVP 質量恢復速率相關的較低傳輸率。增加 IS 可以提高飽和/不飽和介質中的 GO-PVP 保留率（基于 k
att 和 S
max）；在飽和/不飽和條件下，k
att 從 2.81 × 10
-3 增加到 3.54 × 10
-3 s
-1，S
max 從 0.37 增加到 0.42 mg g
-1。研究結果表明，在不飽和條件下通過沙柱增加 GO-PVP 的保留率可以降低生態系統暴露納米顆粒的危害。
圖1. 本研究中用于GO-PVP在不飽和條件下運輸和保留的實驗室規模設置：（a）示意圖，（b）現場照片。
圖2. 流速對運輸和保留實驗中觀察到的 GO-PVP 的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影響（固定參數為 C
0 = 25 mg L
-1 和 IS = 10 mM）。
圖3. IS 對 GO-PVP 在運輸和保留實驗中觀察到的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影響（固定參數為 C
0 = 25 mg L
-1 和 q = 1.50 cm min
-1 ）。
圖4. 初始粒子濃度對 GO-PVP 在運輸和保留實驗中觀察到的 BTCs（a、c）和 RPs（b、d）的影響（固定參數為 q = 1.20 cm min
-1 和 IS = 5 mM）。
相關研究成果由阿米爾卡比爾技術大學 (德黑蘭理工學院)土木與環境工程系及隆德大學建筑與環境技術系Mahsa Shahi等人于2024年發表在Chemosphere (https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141714 )上。原文：Transport and retention of functionalized graphene oxide nanoparticles in saturated/unsaturated porous media: Effects of flow velocity, ionic strength and initial particle concentration
轉自《石墨烯研究》公眾號
