Eisen Nanopartikel rosten (chem. oxidieren) in der Umwelt sehr schnell und wandeln sich dadurch in Eisenoxid Nanopartikel um. Dieser Vorgang des Rostens kann durch eine Beschichtung der Nanopartikel verhindert werden. Unbeschichtete, synthetisch hergestellte Eisen Nanopartikel verhalten sich ähnlich wie natürlich vorkommende Eisen Nanopartikel.

 

Generell hängt die Mobilität der Nanopartikel in Boden oder Wasser davon ab, ob sie vereinzelt vorliegen, Agglomerate bilden oder mit anderen vorhandenen Stoffen Verbindungen eingehen.

 

rostiger Auspuff © UFZrostiger Auspuff © UFZIm Boden wird der Transport von Eisen und Eisenoxid Nanopartikel entscheidend von der Größe der Partikel bestimmt. Vereinzelt vorliegende Nanopartikel werden im Boden nicht weit transportiert. Untersuchungen von Boden- und Wasser-Sanierungen mit Eisen Nanopartikeln haben gezeigt, dass sich die eingebrachten Nanopartikel weniger als einen Meter von der Injektionsstelle wegbewegen (vgl. Querschnittstext – Nanomaterialien in der Umweltsanierung, noch nicht online) [1].

 

Für das Verhalten der Nanopartikel in wässriger Umgebung ist die Zusammensetzung des Wassers entscheidend. Der pH-Wert, Salzgehalt und der Gehalt an organischem Material im Wasser beeinflussen die Agglomeration und Sedimentation der Eisen und Eisenoxid Nanopartikel. Ist viel organisches Material im Wasser vorhanden, kann dies eine Agglomeration der Nanopartikel verhindern. Hat das Wasser jedoch einen hohen Kalzium-Gehalt, begünstigt dies eine Agglomeration und damit ein Absinken der Eisen und Eisenoxid Nanopartikel im Wasser [2-5,12,13].

Für den Einsatz in der Grundwasserreinigung werden Eisen Nanopartikel mit verschiedenen Beschichtungen versehen, um eine Agglomeration zu verhindern und die Nanopartikel damit reaktiver und transportfähiger zu halten [1,11,12].

 

Von natürlich vorkommenden Eisenoxid Nanopartikeln ist bekannt, dass sie schädliche Stoffe, wie z.B. Kupferkomplexe binden und abtransportieren können. Bei technisch hergestellten Eisenoxid Nanopartikeln macht man sich diesen Effekt ebenfalls zu Nutze. In belasteten Gewässern binden die Eisenoxid Nanopartikel z.B. vorhandenes Arsen oder Quecksilber, senken dadurch den Schwermetallgehalt im Wasser und verringern somit die Gefährdung für Umweltorganismen.

Andere im Wasser enthaltene Schadstoffe wie aromatische Kohlenwasserstoffe (z.B. Phenanthren und Naphthalin) werden ebenfalls durch technisch hergestellte Eisen und Eisenoxid Nanopartikel gebunden und dadurch aus dem Wasser entfernt. Darüber hinaus beschleunigen Eisen und Eisenoxid Nanopartikel den Abbau von Schadstoffen wie Benzo(a)pyren in Boden und Wasser, ein Effekt der in der Sanierung genutzt wird [6-8, 14-17].

 

Die Oberfläche von Eisen Nanopartikeln oxidiert innerhalb kürzester Zeit und führt zu einer Umwandlung in Eisenoxid Nanopartikel. Technisch hergestellte Eisen und Eisenoxid Nanopartikel verhalten sich weitestgehend wie natürlich vorkommende nano- und mikroskalige Eisen- und Eisenoxidpartikel. Ihr Verhalten ist von den Eigenschaften des umgebenden Milieus wie pH oder Salzgehalt abhängig und kann durch Bindung von organischen Substanzen beeinflusst werden. Eisenoxid Nanopartikel können zudem Schadstoffe binden und abbauen.

 

 

Literatur arrow down

  1. Phenrat, T et al. (2009), Environ Sci Technol, 43(13): 5079-5085.
  2. Baalousha, M et al. (2008), Environ Toxicol Chem, 27(9): 1875-1882.
  3. Baalousha, M (2009), Sci Total Environ, 407(6): 2093-2101.
  4. Zhang, Y et al. (2008), Water Res, 42(8-9): 2204-2212.
  5. Zhang, Y et al. (2009), Water Res, 43(17): 4249-4257.
  6. Hochella, MF et al. (2005), Geochim Cosmochim Ac, 69(7): 1651-1663.
  7. Sherman, DM et al. (2003), Geochim Cosmochim Ac, 67(22): 4223-4230.
  8. Fang, J et al. (2008), Langmuir, 24(19): 10929-10935.
  9. Buchkowski, RW et al.(2016), Bull Environ Conam Toxicol, 96:83-89.
  10. Liu, A et al. (2015), Chemosphere, 119:1068-1074.
  11. Greenlee, LF et al. (2012), Environ Sci Technol, 46:12913-12920.
  12. Dong, H & Lo, IMC (2013), Water Research, 47:419-427.
  13. Chekli, L et al. (2013), Sci Total Environ, 461-462:19-27.
  14. Hartland, a et al. (2015), Environ Sci Technol, 48:14101-14109.
  15. Gil-Diaz, M et al. (2017), Sci Total Environ,584-585:1324-1332.
  16. Gupta, H & Gupta, B (2015), Chemosphere, 138:924-931.
  17. Kim, E-J et al. (2014), Sci Total Environ 470-471:1553-1557.

 

 

Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden.
Ok