Dana Rosická Doktorandský seminář NTI, 19.5.2010

Výzkumné centrum Pokročilé sanační technologie a procesy

Dana Rosická

Doktorandský seminář NTI, 19.5.2010

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

219. 5. 2010 2

http://centrum-sanace.tul.cz http://www.nti.tul.cz

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

19. 5. 2010 3http://centrum-sanace.tul.cz

http://www.nti.tul.cz

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 výsledkyVelikost 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 výsledkyIntenzita 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 ČudyCentrum výzkumu nanomateriálůUniverzita Palackého v Olomouci

Výsledky z měření NZVI na SQUIDU



T Mmax+ Mmax- HC+ HC- MR+ MR-

(K) (emu/g) (emu/g) (Oe) (Oe) (emu/g) (emu/g)

5 0,0092 0,0091 332 -352 0,0021 -0,0020

Závěr

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



Výzkumné centrum Pokročilé sanační technologie a procesy

Doktorandský seminář NTI, 19. 5. 2010

Děkuji za pozornost

Dana Rosická Doktorandský seminář NTI, 19.5.2010

Documents

Transcript of Dana Rosická Doktorandský seminář NTI, 19.5.2010