Parallèlement à une couverture médiatique croissante sur le réchauffement climatique, la pollution de l'air, de l'eau et des sols, et parallèlement à la pression croissante sur un environnement sûr et l'approvisionnement alimentaire d'une population croissante, les sciences de l'environnement et l'hygiène du milieu attirent de plus en plus l'attention.

Avec la prise de conscience mondiale croissante des questions d'environnement et de sécurité, nous reconnaissons non seulement la nécessité de prendre des mesures proactives pour prévenir la pollution de l'environnement et protéger la santé publique, mais aussi de corriger certaines des mauvaises décisions prises il y a plusieurs décennies. Aujourd’hui, nous sommes reconnaissants pour le besoin d’aider à nettoyer l’air et l’eau contaminés, à purifier les sols et à remplacer les produits chimiques dangereux qui nous entourent, tels que les jouets, les vêtements, les cosmétiques, les produits de soins de la peau et les aliments.

L'interaction des nanomatériaux joue un rôle crucial dans ces domaines, et une connaissance approfondie de ce domaine apportera une contribution importante à la caractérisation, à l'évaluation, à la prévision et au contrôle des risques - en assurant la santé et la sécurité futures et en éliminant la pollution générée par le passé.

[environnement / nanotoxicologie]

De nos jours, les nanoparticules sont partout autour de nous. Ces minuscules particules sont entrées dans des produits tels que les écrans solaires, les emballages alimentaires, les médicaments, les vêtements et les peintures, et entrent constamment dans de nouveaux domaines. Cependant, les risques potentiels d'exposition intentionnelle et non intentionnelle aux nanoparticules n'ont pas été suffisamment évalués. , qui a également attiré plus d'attention sur la nanotoxicologie

La nanotechnologie est un domaine scientifique relativement nouveau qui exploite le fait que les propriétés des matériaux changent à mesure que la taille diminue du macroscope au nanomètre. Les propriétés idéales des nanomatériaux conçus sont appliquées dans de nombreux domaines différents et ils sont toujours à la recherche de nouvelles méthodes d'application. Non seulement l'utilisation et la propagation des nanomatériaux augmentent, mais les objets de taille nanométrique peuvent également avoir des effets secondaires de processus tels que la combustion et l'usure mécanique.

Le résultat est que les nanomatériaux continuent à se développer et à être libérés dans notre environnement, ainsi que dans l'environnement, ce qui augmente l'exposition aux nanoparticules. Cependant, ces nouvelles caractéristiques matérielles satisfaisantes s'accompagnent d'aspects inconnus. On ignore souvent comment ces particules interagissent et se comportent tout au long de leur cycle de vie. Beaucoup d'énergie et de ressources sont consacrées à la nanotoxicologie pour évaluer les effets de l'exposition intentionnelle et non intentionnelle aux nanomatériaux afin de s'assurer qu'elle est sans danger pour les humains et l'environnement.

Caractérisation des interactions des nanoparticules avec leur environnement

Dans l'évaluation de la Nano - sécurité, il est essentiel de comprendre comment les nanoparticules se comportent dans un environnement exposé. Ils doivent mener des recherches dans des environnements biologiques pertinents où les interactions entre les nanoparticules et les molécules qu'ils rencontrent tout au long de leur cycle de vie peuvent être surveillées. La nature de l'interaction avec l'environnement dépend du matériau nanoparticulaire, de sa taille, de sa charge de surface et de sa fonctionnalisation, ainsi que de l'environnement, par exemple le pH. Les nanoparticules, libérées, commencent à adsorber les matériaux organiques et inorganiques, formant une nouvelle interface, appelée Corona ou couche bioélectronique, conférant ainsi à l'environnement de nouvelles propriétés. Qsense QCM - D peut étudier ce type d'interaction entre les nanoparticules et leur environnement, par exemple, la biotolérabilité des nanoparticules dans le système digestif humain a été évaluée dans cette étude. Cet article de blog passe également en revue plusieurs exemples d'interactions avec des nanoparticules dans un contexte pertinent. L'effet des nanoparticules sur les membranes de phospholipides a également été étudié avec succès avec le bain Langmuir.

[environnement / purification de l'eau et des sols]

L'eau et le sol sont deux éléments essentiels pour assurer la santé et le bien - être de nos êtres humains et des autres êtres vivants sur cette planète. Ces deux domaines fournissent non seulement un environnement pour notre survie et notre développement, mais des sols sains et de l'eau propre sont des conditions préalables pour garantir une chaîne alimentaire pour nous et les générations futures. Aujourd'hui, cependant, la pollution environnementale de l'eau et du sol est de plus en plus préoccupante.

La pollution de l'environnement est d'origine humaine et provient d'une série de sources. L'industrie libère des sous - produits toxiques et des eaux usées contaminées, et les engrais agricoles et les pesticides s'infiltrent dans le sol. Les autres sources sont les eaux usées non traitées, les déversements d'hydrocarbures, la contamination radioactive et les pluies acides, qui sont toutes dangereuses pour la santé humaine. Alors que nous assistons à la croissance démographique et à la croissance de la richesse mondiale, nous assistons à la dégradation de ces deux ressources naturelles les plus importantes. Un plus grand nombre de personnes dans le monde et les modes de vie à forte consommation qui en résultent exercent une pression sur les ressources disponibles pour soutenir la consommation croissante et l'évolution des habitudes de consommation. Pour répondre aux besoins de consommation et assurer un approvisionnement en sols sains et en eau propre, il est nécessaire de nettoyer les eaux et les sols contaminés.

Purification et filtration de l'eau

L'eau propre est une ressource de plus en plus rare. La demande d'eau de qualité n'est pas seulement de fournir de l'eau potable à un nombre croissant de personnes sur la planète, mais aussi de soutenir la production et l'agriculture de vêtements alimentaires pour un mode de vie à forte consommation. Pour assurer un approvisionnement en eau durable pour les générations futures et un habitat sûr pour la vie aquatique, nous devons améliorer l'utilisation des ressources et recycler l'eau que nous utilisons. Nous devons également assainir les sources d'eau déjà polluées, comme les rivières, les lacs et les océans. Dans les régions où l'approvisionnement en eau douce est insuffisant, le recyclage et le dessalement de l'eau de mer peuvent apporter des solutions aux besoins des consommateurs.

Un moyen efficace de traiter les contaminants de l'eau est la filtration membranaire, qui peut être utilisée pour la récupération de l'eau, la réutilisation et le dessalement. Qsense QCM - D peut être utilisé pour le développement et l'évaluation de membranes filtrantes, caractérisant le gonflement des membranes et les propriétés de filtration, telles que les membranes d'osmose inverse pour le dessalement et le traitement des eaux usées, ainsi que la contamination des membranes.

Purification des sols

La restauration du sol est le processus d'élimination ou de purification du sol contaminé par différentes méthodes. La biorestauration est l'une des méthodes les plus significatives de purification du sol. En biorestauration, les micro - organismes sont utilisés pour décomposer les contaminants dans le sol. La biorestauration est souvent utilisée pour traiter des polluants organiques tels que le pétrole et les combustibles à base de pétrole.

La principale difficulté de la biorestauration est la disponibilité de contaminants, car ces composés hydrophobes se lient aux particules du sol et ont une faible solubilité dans l'eau. Pour renforcer le contact des contaminants avec les micro - organismes et donc la dégradation, des tensioactifs sont généralement utilisés. Les tensioactifs peuvent être utilisés pour améliorer la désorption et la solubilité des hydrocarbures pétroliers, facilitant ainsi leur assimilation par les micro - organismes.

La plupart des tensioactifs commerciaux sont synthétisés à partir de sous - produits pétroliers. Cependant, de plus en plus de problèmes environnementaux conduisent à la recherche et au développement de tensioactifs naturels substituables pour remplacer les produits existants. Ces biosurfactants sont généralement des glycolipides, des lipoprotéines, des Phospholipides, des acides gras ou des polymères de leurs propriétés chimiques. À de faibles concentrations, les biosurfactants sont solubles dans l'eau, mais des Micelles se forment à des concentrations plus élevées. Les points de formation des Micelles sont appelés points de concentration Micellaire critique (CMC). La concentration Micellaire critique des solutions de biosurfactants est généralement mesurée, car la dissolution des hydrocarbures pétroliers se produit généralement au - dessus de la CMC. D'un point de vue économique et environnemental, il est important d'utiliser le moins possible de tensioactifs en petites quantités.

[environnement / séquestration du carbone]

Alors que le réchauffement climatique et son impact sur la planète sont de plus en plus préoccupants, le stockage des gaz à effet de serre, principalement le dioxyde de carbone, a fait l’objet de nombreux groupes de recherche. La capture sûre du dioxyde de carbone et son stockage dans des aquifères salins profonds sont considérés comme un moyen viable de contrôler les émissions de carbone dans l'atmosphère.

L'un des systèmes souterrains potentiels envisagés pour la séquestration géologique concerne les aquifères salins profonds. Pour réussir la séquestration du CO2, il est nécessaire d'assurer la capture à long terme du CO2. Cela nécessite une compréhension de tous les mécanismes physiques et chimiques de piégeage qui peuvent préserver le CO2. La capture du dioxyde de carbone sous une couche fermée imperméable ou la fixation du dioxyde de carbone dans les pores de l'aquifère ont l'impact le plus important et le plus direct. L'efficacité des deux mécanismes de capture dépend de la pression capillaire, de sorte que la nature de la tension interfaciale entre dioxyde de carbone - saumure et dioxyde de carbone - Roche joue un rôle important. La compréhension de ces interactions nécessite des mesures à haute température et à haute pression pour simuler les conditions de stockage de l'eau.

Interaction CO2 - saumure (roche) sous haute pression

Les relations fonctionnelles entre la tension interfaciale CO2 - saumure et la pression, la température, la composition en sel et la concentration ont été étudiées. La figure 1 montre des mesures de tension interfaciale typiques qui montrent que les valeurs de tension interfaciale atteignent l'équilibre à une pression d'environ 120 bar.

Tension interfaciale entre CO2 - eau et CO2 - saumure (35 000 ppm) en fonction de la pression (45 °C)

La mouillabilité est généralement définie comme la tendance d'un fluide à s'étaler et à adhérer à une surface solide en présence d'un autre fluide incompatible. Dans le cas des aquifères, les systèmes eau salée – dioxyde de carbone – roche doivent être pris en compte. Si la roche est humide avec de l'eau, l'eau salée occupe de petits trous et entre en contact avec la majeure partie de la roche. De même, si le CO2 injecté finit par mouiller la roche, il occupera de petits trous et entrera en contact avec la majeure partie de la roche. L'évolution de la mouillabilité a été étudiée en mesurant l'angle de contact du CO2 sur la surface minérale en saumure à haute pression et à haute température.

[Évaluation de la pollution environnementale / biologique et des biofilms]

La contamination biologique et la formation de biofilms en dehors des écosystèmes naturels constituent un danger. L'accumulation de colonies bactériennes (généralement dans les environnements industriels) dégrade les matériaux sous - jacents, provoquant la corrosion et la défaillance des matériaux.

Cela entraîne des pertes de production et une augmentation des coûts. En outre, il présente des risques pour la santé, tels que la réduction des performances des membranes de filtration, l'impact sur le flux membranaire et, par conséquent, la qualité de l'eau potable.

Les biofilms sont abondants dans le cadre d'un écosystème plus vaste, mais ces faisceaux de micro - organismes peuvent également survivre et se reproduire dans des bâtiments artificiels qui fournissent un environnement humide et nutritif pour les micro - organismes. Le ruissellement des eaux usées, les installations de production utilisant des conduites refroidies à l'eau, d'autres systèmes de tuyauterie tels que les conduites de transport d'eau ou les oléoducs, et les systèmes membranaires tels que les bioréacteurs à membrane et les membranes d'osmose inverse utilisés pour la filtration des eaux usées sont généralement affectés. Le coût des pertes dues à la contamination biologique étant très élevé, les conséquences qui constituent un risque pour la vie et la santé humaines sont très graves. Il est donc très intéressant de comprendre et de prévenir les phénomènes de contamination biologique.

Contamination biologique, formation de biofilms et caractérisation des peintures antisalissure

Les biofilms constituent un obstacle majeur à l'efficacité des membranes et des procédés de filtration. Par exemple, l'un des facteurs les plus importants affectant les performances d'un Bioréacteur membranaire est la contamination membranaire causée par des substances polymères extracellulaires sécrétées par des micro - organismes. Le nettoyage des membranes, bien que largement étudié, les méthodes de prévention de la pollution sont plus attrayantes. Il est donc intéressant de comprendre et de caractériser comment minimiser et prévenir les conditions de contamination et de formation de biofilm afin d'assurer des performances optimales à long terme des membranes. L'information permettant de mieux comprendre la relation entre les propriétés de surface des membranes et leur propension à la contamination peut être recueillie en mesurant la fixation et la croissance bactériennes par qsense QCM - D, une technique qui peut être utilisée pour caractériser les processus d'encrassement et de contamination et détecter la formation de biofilms. Cette technique peut également être utilisée pour évaluer les antitartres et les programmes antisalissure, ainsi que pour aider à concevoir des revêtements de film antisalissure, etc.

Angle de contact pour la caractérisation des membranes

La contamination de la membrane est causée par des matières organiques telles que des matières inorganiques (sels, précipités tels que les hydroxydes et carbonates métalliques), des colloïdes (particules en suspension telles que la silice), des contaminants microbiens et des particules obstruant les pores à la surface de la membrane ou à travers la saleté formée par les masses. Comme la plupart des contaminants sont de nature hydrophobe, on considère généralement qu'une membrane hydrophile est nécessaire. L'utilisation de différents types de revêtements et de traitements de surface peut rendre le film plus hydrophile. La mesure de l'angle de contact est généralement utilisée pour évaluer l'hydrophilie de surface.

[environnement / désencrage]

Le désencrage est un processus industriel qui élimine l'encre des fibres de papier recyclé pour fabriquer du papier désencrant.

Processus de flottation dans le désencrage

La flottation de mousse est un procédé de désencrage couramment utilisé. Il est dérivé du procédé de flottation couramment utilisé dans l'extraction minière. Le principe du processus de flottation est simple: dans un réservoir de flottation, de fines bulles sont dispersées dans la pâte. Les bulles vont monter et accumuler des particules d'encre hydrophobe. Les particules d'encre sont ainsi remontées vers le haut du réservoir pour être ainsi sélectionnées et la pâte désencratée est recueillie à partir du fond du réservoir.

Les bulles dispersées jouent un rôle clé dans ce processus. Leurs propriétés sont fortement influencées par les Constituents du milieu fluide constitué d'eau et de réactifs de flottation tels que des agents moussants, des agents collecteurs, des inhibiteurs, etc. Parmi tous ces agents, les agents moussants sont des surfactants qui influencent la formation et le comportement des cloques. L'adsorption de molécules moussantes forme une couche adsorbante sur la surface des bulles. Pendant l'adsorption, la tension superficielle diminue jusqu'à atteindre une valeur d'équilibre. Dans des conditions dynamiques, la cinétique de l'adsorption et de la désorption du tensioactif à partir de la solution a un impact important sur le comportement des bulles. La connaissance des propriétés rhéologiques de la couche adsorbante est importante pour caractériser les tensioactifs commerciaux.

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