Reaction mechanisms of CHCs and Cr(VI) with nZVI particles
Project goals
Nanoscale zerovalent iron (nZVI) particles are increasingly used in laboratory and pilot-scale reductive technologies of water treatment. The targeted contaminants are mainly organic solvents (chlorinated hydrocarbons like DCE, TCE, PCE) and inorganic compounds (arsenic, uranium, chromium, etc.). However, little is known about the exact mechanism taking place at nZVI surface and how the reaction is influenced by nanoparticle chemistry and surface atomic structure. Therefore, nZVI particles differing in chemical composition (iron carbides, iron nitrates, iron sulfides) and morphology (i.e., with different structural planes exposed to the surface) will be prepared and characterized in detail and subsequently used in laboratory experiments with two model contaminants, TCE and chromium (VI). The mechanism of interaction between nZVI surface and two model pollutants will be suggested by quantum chemical modeling. The aim is to discover fundamental iron nanoparticle surface – reactant interaction mechanisms via combination of experimental results and quantum chemical modeling.
Keywords
Nanoparticleszerovalent ironchlorinated hydrocarbonschromiumreaction mechanismnanoparticle surfacereaction productsquantum chemical modeling
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
—
Call for proposals
—
Main participants
Univerzita Palackého v Olomouci / Přírodovědecká fakulta
Contest type
M2 - International cooperation
Contract ID
17-33779L
Alternative language
Project name in Czech
Reakční mechanismy CHC a Cr(VI) s nanočásticemi kovového železa (nZVI)
Annotation in Czech
Nanočástice kovového železa jsou stále častěji využívány v laboratorních experimentech a pilotních testech pro reduktivní technologie čištění vod. Cílenými kontaminanty jsou převážně organická rozpouštědla (chlorované uhlovodíky typu DCE, TCE, PCE) a anorganické látky (arsen, uran, chróm apod.). Přesný mechanismus reakcí na povrchu nanočástic železa není ovšem zcela znám, jakož i vliv chemického složení nanočástic a struktury povrchu nanočástic na tento mechanismus. Z tohoto důvodu budou připraveny nanočástice železa s různým chemickým složením (karbidy, nitridy a sulfidy železa) a s různou morfologií (tzn. s různými strukturními rovinami na povrchu nanočástic), které budou detailně charakterizovány a následně použity v laboratorních experimentech se dvěma modelovými kontaminanty – TCE a šestimocným chrómem. Mechanismus interakce mezi povrchem nanočástic železa a modelovými kontaminanty bude ověřen pomocí kvantově chemických výpočtů. Cílem je zjištění základních mechanismů interakce povrchu nanočástic železa s reaktanty kombinací experimentálního přístupu a chemického modelování.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
CEP - secondary branch
JJ - Other materials
CEP - another secondary branch
DJ - Pollution and water control
10403 - Physical chemistry
10511 - Environmental sciences (social aspects to be 5.7)
20502 - Paper and wood
20503 - Textiles; including synthetic dyes, colours, fibres (nanoscale materials to be 2.10; biomaterials to be 2.9)
21001 - Nano-materials (production and properties)
21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The final peer review of the project was carried out by the partner agency on the LA principle.
Solution timeline
Realization period - beginning
Mar 31, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2022
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 1, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP23-GA0-GF-U
Data delivery date
Apr 1, 2024
Finance
Total approved costs
3,513 thou. CZK
Public financial support
3,513 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
3 513 CZK thou.
Public support
3 513 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
Solution period
31. 03. 2017 - 31. 12. 2022