KESKI-SUOMI KOHTI KIERTOTALOUTTA 2018

Transkriptio

1 KESKI-SUOMI KOHTI KIERTOTALOUTTA Jyväskylä Virva Kinnunen

2 Mikä ihmeen nanopartikkeli? Nano: 1 nm = 10-9 m Nanopartikkeli: Partikkeli, jonka vähintään yksi dimensio nm Luonnollisista tai antropogeenista lähteistä Antropogeeniset: Vahingossa/ Varta vasten tuotettuja Engineered nanoparticles (ENPs) Eri muotoisia ja kokoisia, yhdestä tai useammasta alkuaineesta koostuvia

3 Mikä ihmeen nanopartikkeli? Kuva: Xu et al. 2006

4 Mikä ihmeen nanopartikkeli? Kuvat: 1. Tiwari et al ja 2. Mott et al. 2012

5 Nanopartikkeleiden ominaisuudet: It s all about the size Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet eroavat suurempien partikkeleiden vastaavista Suuri pinta-ala suhteessa tilavuuteen Magneettisia ominaisuuksia Mekaaniset ominaisuudet Optiset ominaisuudet Koon ja muodon muuttuessa ominaisuudet muuttuvat Mahdollistaa tuunauksen Koko (nm) kasvaa Kuva: Nanocomposix

6 ZnO, TiO 2 CeO 2 Nanomateriaalit Kuva: PPG TiO 2 Kuva: Honda Kuva:Perkin Elmer Au SiO 2, CNT Ag Kuva: Samsung Kuva: Tiwari et al Kvanttipiste TV (SiO 2, CdS 2 ) Kuva: Continental Kuva: Nanosox

7 Nanopartikkelit ympäristössä Batley et al. 2011, modifioitu

8 Nanopartikkelit: Onko syytä huolestua? Paljon sovelluksia Terveys- ja ympäristövaikutuksia1, 2, 3 Puhtaampaa ja tehokkaampaa energiaa Vahvempia materiaaleja Edistyneet hoitomuodot Antimikrobiset ominaisuudet Vesien ja maaperän kunnostus Turvallisempaa tekniikkaa Kulkeutuminen ympäristöön Haitta-aineiden kuljetus Vaikutus vesieliöihin Kulkeutuminen kudoksiin Päätyminen juomavesiin Terveysvaikutukset ihmisiin? 1) Khan et al ) Gottschalk ja Nowak 2011

9 Nanopartikkeleiden analysointi Nanopartikkeleita voidaan analysoida lietteistä mm. spektroskopisin ja mikroskopisin menetelmin Näytteen käsittely ja analysointi voi olla hidasta spicp-ms-tekniikka parantanut nanopartikkeleiden analysointia Yksittäisten partikkeleiden havaitseminen Partikkelin yleisin ja keskiarvokoko (nm), partikkelikokojakauma, partikkelikonsentraatio (p/ml) sekä liuennut pitoisuus yhdellä mittauksella Kuva: perkin Elmer NexION 350D

10 Nanopartikkeleiden analysointi ICP-MStekniikalla Jokaisesta näytteestä mittauspistettä Tasainen pohjaviiva = Liuenneen aineen osuus Piikki = Partikkeli Piikin koko Partikkelin koko (nm) Piikkien määrä = Partikkelien määrä (partikkeleita/ml)

11 Nanopartikkeleiden analysointi jätevesistä Kiintoaineen erotus Laimennos Tuleva jätevesi: Ag: nm / p/ml TiO 2 : nm / p/ml Lähtevä jätevesi: Ag: < p/ml TiO 2 : : nm / p/ml Mittaus

12 Nanopartikkeleiden analysointi lietenäytteistä - Kuivaus 105 C - Ilmakuivaus - Pakastus - Uuttosuhde Esikäsittely Uutto - Suodatus - Laskeutus - (Sentrifugointi) Kiintoaineen erotus - Laimennoksen vaikutus tuloksiin Laimennos Mittaus

13 Partikkelimäärä, p/g_tp JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO Uuttosuhteen vaikutus tuloksiin Uuttosuhteen vaikutus hopean partikkelimäärään ja -kokoon 120, ,0 80,0 60,0 40,0 100,0 75,5 56, Keskiarvokoko (nm) Partikkelimäärä, p/g_tp Partikkelin keskiarvoko (nm) 20, ,0 1:80 1:40 1:20 20 Uuttosuhde

14 Tulokset jätevesilietteille Hopea (Ag) Titaanidioksidi (TiO 2 ) Kulta (Au) Keski-Suomi Yleisin koko (nm): 17 Yleisin koko (nm): 55 Yleisin koko (nm): 14 Keskiarvokoko (nm): 23 Keskiarvokoko (nm): 81 Keskiarvokoko (nm): 19 Partikkelimäärä (kpl/g_tp): 200 milj. Partikkelimäärä (kpl/g_tp): 2400 milj. Partikkelimäärä (kpl/g_tp): 12 milj.

15 Viitteet 1. Gottschalk, F. ja Nowak, B. The release of engineered nanomaterials to the environment, J. Environ. Monit., 2011, 13, Khan, I.; Saeed, K. ja Khan, I., Nanoparticles: Properties, applications and toxicities, Arabian Journal of Chemistry, 2017, 3. Park, C. H. et al. Occurence and Removal of Engineered Nanoparticles in Drinking Water Treatment Processes, Separation&Purification Reviews, 2017, 46,

16 Kiitos!