Výzkumné centrum Pokročilé sanační technologie a procesy Dana Rosická Doktorandský seminář NTI, Tématický okruh: Transport a interakce koloidních částic a nanočástic v horninovém prostředí Téma přednášky: Magnetické vlastnosti NZVI

Úvod Transport NZVI Vlastnosti NZVI Matematický model agregace NZVI Experimentální ověření

Obsah dnešní prezentace Vliv magnetických vlastností NZVI na jejich agregaci – Teoretický úvod – Dílčí výsledky Velikost přitažlivých magnetických sil mezi 2 nanočásticemi – Experimentální určení magnetických vlastností NZVI Přístroj SQUID – teorie, možnosti měření, výsledky

Popis NZVI Nanoparticles of Zero-Valent Iron Agregace – Brownův pohyb – Sedimentace – Rychlostní gradient – Elektrostatické síly – Magnetické síly

Magnetické vlastnosti NZVI Závislost na: – Koncentraci NZVI – Velikosti částic – Okolním magnetickém poli – Teplotě

Odvozování velikosti magnetických sil Nové téma Mezi 2 nanočásticemi Magnetické pole kolem agregátu NZVI Mezi dvěma agregáty Mezi více agregáty [1] Knížka o velikosti mg sil [2] D. Pelikánová: Model agregace nanočástic, Diplomová práce,Technická univerzita v Liberci, 2008.

Dílčí výsledky Velikost magnetických sil mezi 2 nanočásticemi Fx=Mx*(-4*pi*(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)*R*sin(th)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2)*R*sin(th))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2)-4*pi*R*cos(th)*(-a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^2*R^2*sin(th)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2))*cos(th)+2*a^3/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^3*R^2*sin(th)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))^2*cos(th)+atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(3/2)*R^2*sin(th)*cos(th))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2)+4*pi*R^2*cos(th)^2*(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)*R*sin(th)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2)*R*sin(th))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(3/2)+4*pi*(a-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))*(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(3/2)*R*sin(th)+4*pi*R^2*cos(th)*(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)*R*cos(th)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2)*R*cos(th))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(3/2)*sin(th)-12*pi*R^3*cos(th)^2*(a-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2))*(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(5/2)*sin(th))+Mz*(-8*pi*(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)*R*cos(th)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2)*R*cos(th))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2)+12*pi*R*cos(th)*(a-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))*(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(3/2)-4*pi*R*cos(th)*(- a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^2*R^2*cos(th)^2/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))+a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2))+2*a^3/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^3*R^2*cos(th)^2/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))^2+atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(3/2)*R^2*cos(th)^2-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2)+8*pi*R^2*cos(th)^2*(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)*R*cos(th)/(1+a^2/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2))-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2)*R*cos(th))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(3/2)-12*pi*R^3*cos(th)^3*(a-atan(a/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2- a^2)^(1/2))*(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(1/2))/(R^2*sin(th)^2+R^2*cos(th)^2-a^2)^(5/2)) [1] V. Votrubík: Teorie Elektromagnetického pole, 1958.

Dílčí výsledky Intenzita mg. pole kolem 1 částice

Možné srovnání s experimentem Mnoho stupňů volnosti Návrh experimentu: – Při stejné teplotě změřit limitní stavy magnetických interakcí částic Velká koncentrace – maximální Malá koncentrace – minimální – Rozhodnout o možné míře vlivu magnetických sil na agregaci NZVI

Měřicí přístroj založený na jevu SQUID Magnetometr využívající magnetický senzor SQUID (Superconducting quantum interference device) Aplikace Josephsonova jevu Obrázky převzaty z prezentace Mgr. Jana Čudy Centrum výzkumu nanomateriálů Univerzita Palackého v Olomouci

Měřicí přístroj založený na jevu SQUID Obrázky převzaty z prezentace Mgr. Jana Čudy Centrum výzkumu nanomateriálů Univerzita Palackého v Olomouci

Měřicí přístroj založený na jevu SQUID Obrázky převzaty z prezentace Mgr. Jana Čudy Centrum výzkumu nanomateriálů Univerzita Palackého v Olomouci

Výsledky z měření NZVI na SQUIDU TM max+ M max- H C+ H C- M R+ M R- (K)(emu/g) (Oe) (emu/g) 5 0,00920, ,0021-0,0020

Závěr Otázky do budoucna – Magnetické síly mezi agregáty NZVI – Porovnání s experimentem

Výzkumné centrum Pokročilé sanační technologie a procesy Doktorandský seminář NTI, Děkuji za pozornost