Förorenad mark är ett problem som kan hota ekologiska värden samt skada människors hälsa. Det finns flera åtgärder för föroreningar både ex-situ och in-situ. På senare tid har användningen av nollvärt järn som in-situ åtgärd studerats, men har inte använts tidigare i Sverige. Denna studie innefattar ett pilotförök i fält där en in-situ injektering av nollvärt järn i nanostorlek (nZVI) i Hjältevad, Eksjö kommun. Där bedrev dåvarande Televerket en impregneringsanläggning för telefonstolpar där de använde koppar, krom och arsenik (CCA) som efter ett läckage i en lagringstank förorenade grundvattnet på platsen.  Innan denna studie visade skak och kolonnförsök att tillsats av nZVI till jordprover från Hjältevad minskade koncentrationen av både total arsenik och arsenit med över 90 %. Syftet med pilotförsöket var att undersöka hur långt nZVI skulle spridas i akvifären och om arsenikhalten och grundvattenkemin påverkades på samma sätt av nZVI injekteringen som i labbförsöken.  Dynamiska grundvattenprovtagningar utfördes innan behandlingen för att kunna karakterisera grundvattnet i försöksytan. I ett inledande försök uppskattades spridningen av en 5 g/L nZVI slurry med tillsatt 0,75 g/L polyakrylsyra som injekterades med direct push teknologi. Spridningen av en nZVI injektering undersöktes genom mätning av elektrisk konduktivitet samt genom att observera färgen på grundvattnet. En spridning av nZVI mellan 0,6 och 1,5 m observerades och influensradien ökade med djupet i försöksytan samt visar på större vertikal utbredning vid grundare djup. Preferentiellt flöde kunde ses och överlappande injekteringspunkter behövs för en heltäckande utbredning. Pilotförsöket omfattade fem injekteringspunkter som borrades med 2 m avstånd vid källtermen. Sex nya grundvattenrör installerades uppströms och nedströms injektionspunkterna. Vattenprover togs under 4 månader där grundvattenkemiska parametrar som pH, EH, total As, trevärd As, och Fe koncentrationer mättes. Arsenikhalten låg runt 1700 µg/L innan behandlingen och har inte minskat 4 månader efter injektering av nZVI. I grundvattenrören närmast injekteringspunkterna fanns en tendens till ökad totalhalt och andel arsenit. Möjliga orsaker diskuteras och en hypotes är att lägre temperatur i akvifären jämfört med labbförsök förklarar lägre reaktivitet för nZVI. / Soil contamination poses ecological risks and enhances risks for human exposure to chemical in many areas of the world. Various ex-situ and in-situ soil remediation strategies have therefore been developed. The in-situ use of zero-valent iron sorbents is a relatively new strategy that has not yet been used in the field in Sweden. The current study involves a pilot study of an in-situ inejction of nano-scale zerovalent iron (nZVI) in a contaminated site in Hjältevad, Eksjö municipality. The former Swedish State-owned telephone compmnay operated a plant where telegraph poles were impregnated with chromated copper arsenate (CCA) that leaked into the groundwater following a tank rupture.   Batch and column tests done prior to the current study in the lab showed that addition of nZVI to sediment sampled from the aquifer reduced the dissolved concentrations of total arsenic as well as arsenite with more than 90 %. The aim of this pilot test was therefore firstly to investigate to investigate whether the same reduction could be obtained in the field.  Dynamic groundwater sampling was carried out before the pilot test to characterize hydrology and chemistry of the aquifer. A 5 g/L nZVI slurry was injected using direct push technology initially in one injection well to investigate spread of nZVI by measuring electrical conductivity and observing the color of the groundwater. The measured electrical conductivity and color observation showed a spread of nZVI between 0.6 and 1.5 m. The radius of influence increased with depth in the test zone and shows greater vertical spread at shallower depths. Preferential flow could be seen and overlapping injection points are thus needed for a complete coverage of the source zone. Five injection well were then drilled into the source zone at a distance of 2 m. New groundwater wells were installed downstream from the source zone where samples were taken over a period of 4 months in which chemical parameters such as pH, EH, total As, trivalent As, and Fe concentrations were measured. Arsenic concentrations were 1700 µg/L before the treatment and this concentration as well as other measured groundwater paramters did not decrease significantly during the 4 months monitoring period. In the groundwater wells closest to the injection points, the concentration of total and trivalent arsenic increased significantly. Possibly reasons are discussed and it is hypothesized that the lower aquifer temperature in the field comapred to the lab experiments may explain the lower nZVI reactivity.

Polymer nanocomposites are promising materials for dielectrical use in high voltage applications and insulations. This work presents a study of nanocomposites based on poly(ethylene-co-butyl acrylate) with two different comonomer compositions and two different aluminium oxide nanoparticles. The nanoparticles were either untreated, or surface-treated with two different silanes, aminopropyl triethoxy silane and octyltriethoxy silane. The best level of dispersion was found for the polymer with 13 wt. % of butyl acrylate (EBA-13) whereas the low melt viscosity of the polymer with 28 wt. % of butyl acrylate (EBA-28) resulted in insufficient mixing with uneven dispersion as a result. Octyltriethoxy silane-treated particles were best dispersed in the polymer. The nanoparticles acted as nucleation agents in EBA-28, increasing the crystallization temperature by several degrees. Studies of the water uptake in the nanocomposite materials showed the effect of the enormous interfacial surfaces and great number of polar groups present on the nanoparticle surfaces. For the well-dispersed nanomaterials, the water sorption data could be modeled by a single Fickian equation, whereas materials that contained a sizeable fraction of large nanoparticle agglomerates showed a two stage sorption process, first a fast process associated with the saturation of the polymer phase and second, a slow diffusion process due to water sorption of large particle agglomerates. The long-term performance and interaction between the nanoparticles and the phenolic antioxidant (Irganox 1010) was investigated by differential scanning calorimetry in order to assess the oxidation induction time (OIT); the latter being proportional to the concentration of efficient antioxidant. It was found that the stabilizer was adsorbed to the untreated Al2O3 nanoparticles, resulting in a significant reduction in OIT. However, silanization of the nanoparticles resulted in an increase in OIT, compared to the materials containing untreated particles. Furthermore, it was shown that the stabilizer was not irreversibly adsorbed to the particles, allowing a gradual release of stabilizer with ageing time. / Polymera nanokompositer är lovande material för användning som dielektriskt material inom högspänningsområdet. I detta arbete studeras nanokompositer framställda av två olika sampolymerer av eten och butylakrylat (EBA-13 med 13 vikt% butylakrylat samt EBA-28 med 28 vikt% och två olika typer av nanopartiklar av Al2O3. Nanopartiklarna användes antingen som obehandlade eller efter silanisering med aminopropyltrietoxysilan- eller oktyltrietoxysilan. Den bästa partikeldispergeringen observerades för de material som baserats på EBA-13 medan den låga smältviskositeten hos EBA-28 resulterade i låga skjuvkrafter under kompounderingen och en observerat ojämn dispergering och förekomst av mikrometerstora agglomerat. Partiklar som silaniserats med oktyltrietoxysilan var lättast att dispergera. Nanopartiklarna fungerade som kärnbildare i EBA-28 vilket medförde en höjning av kristallisationstemperaturen. Vattensorptionsstudier demonstrerade dels effekten av den stora specifika gränsytan mellan partikel och matris och dels av förekomst av polära grupper lokaliserade till nämnda gränsyta. Kompositer med väldispergerade partiklar uppvisade en enkel Ficksk sorptionsprocess medan de material som innehöll en betydande mängd stora agglomerat påvisade en tvådelad process. Den första processen var kopplad till mättningen av polymermatrisen och den andra kunde länkas till vattenupptaget i de stora agglomeraten. Vidare undersöktes långtidsegenskaperna hos nanokompositerna, samt om det fanns någon växelverkan mellan nanopartiklar och en fenolbaserade antioxidant (Irganox 1010). DSC användes för att bestämma induktionstiden för oxidation (OIT) vilket är ett mått på koncentrationen av aktiv fenolisk antioxidant. Det framgick det att Irganox 1010 adsorberades på nanopartiklarna, vilket ledde till en minskning av OIT. Det framgick även att de material som innehöll silaniserade nanopartiklar hade högre OIT jämfört material med obehandlade partiklar. Antioxidanten var däremot inte irreversibelt bunden till nanopartiklarna, utan frigjordes från deras ytor och blev aktiv under åldringen. / QC 20110128

Nanopartiklar (NP) erbjuder unika möjligheter för medicinska tillämpningar, inklusive kontrollerad frisättning av cancerläkemedel, användning som bildkontrast vid avbildningsprocedurer eller hypertermisk behandling av cancerceller. Flash nanoprecipitation (FNP) producerar NPs för att kombinera dessa tillämpningar i en snabb, billig och skalbar beläggningsprocess. Användning av FNP med en Multi-Inlet Vortex Mixer (MIVM) är en lovande metod för att enkelt belägga hydrofoba oljesyra järnoxid NP (IONP) med olika biokompatibla block-copolymerer. Amfifila block-copolymerer baserade på hydrofil polyetylenglykol (PEG) och hydrofob poly(laktid) (PLA), poly(laktid-co-glykolid) (PLGA) eller poly(kaprolakton) (PCL) syntetiserades framgångsrikt. Den organiska katalysatorn 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-en (DBU) användes för att öka biokompatibiliteten hos de resulterande polymererna PEG-PLA, PEG-PL7,5KG2,5KA och PEG2K-PCL2K. Syntes av hydroxylterminerad poly(akrylsyra) (PAA-OH) följt av polymerisation med PLGA prövades. De amfifila blockpolymererna användes i kombination med stabilisatorn polysorbat 80 (Tween80®) i FNP för att bilda nakna polymera NP med en MIVM som reaktor. DLS och STEM bekräftade partikelstorlekar mellan 50 - 100 nm. Tillsatsen av 13 ± 2 nm hydrofoba oljesyra-IONPs gav en ökning av partikelstorleken samt en ökning av partikelstabiliteten över tid. STEM-bilder visade att enstaka IONPs fästs på utsidan av de polymera NPs. Hydrofoba interaktioner mellan polymeren och oleinsyra-IONPs är möjliga. För att uppnå inkapsling av oljesyra-IONPs bör justeringar av processparametrarna för FNP övervägas i framtida forskning. Ytterligare experiment krävs för att utforska möjliga läkemedelstillsatser, frisättningsmekanismer och hypertermi hos de polymerbelagda IONP-partiklarna. / Nanoparticles (NPs) offer unique possibilities for medical applications, including the controlled release of cancer drugs, the use as imaging contrast during imaging procedures or the hyperthermic treatment of cancer cells. Flash nanoprecipitation (FNP) produces NPs to combine these applications in a fast, cheap, and scalable coating process. The use of FNP with a Multi-Inlet Vortex Mixer (MIVM) is a promising method to easily coat hydrophobic oleic acid iron oxide NPs (IONPs) with various biocompatible block-copolymers. Amphiphilic block-copolymers based on hydrophilic polyethylene glycol (PEG) and hydrophobic poly(lactic acid) (PLA), poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) or poly(caprolactone) (PCL) were successfully synthesized. The organic catalyst 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) was used to increase biocompatibility of the resulting polymers PEG-PLA, PEG-PL7.5KG2.5KA and PEG2K-PCL2K. The synthesis of hydroxyl terminated poly(acrylic acid) (PAA-OH) followed by the polymerization with PLGA was attempted. The amphiphilic block-copolymers were used in combination with the stabilizer polysorbate 80 (Tween80®) in FNP to form bare polymeric NPs using a MIVM as the reactor. DLS and STEM confirmed particle sizes between 50 - 100 nm. The addition of 13 ± 2 nm hydrophobic oleic acid IONPs yielded an increase in particle size as well as increase in particle stability over time. STEM images showed attachment of single IONPs to the outside of the polymeric NPs. Hydrophobic interactions between the polymer and oleic acid IONPs are possible. To achieve encapsulation of the oleic acid IONPs, adjustments to the process parameters of FNP should be considered in future research. Additional experiments are required to explore possible drug addition, release mechanisms and hyperthermia behavior of the polymer coated IONPs particles.

En ”lätt-att-rengöra” yta definieras som en yta som stöter bort vatten och smuts. I detta projekt har klarlack med olika sammansättningar studerats i syfte att introducera egenskapen ”lätt-att-rengöra”. För att uppnå denna egenskap måste beläggningen vara superhydrofob och oleofob. Detta innebär att kontaktvinklarna för både vatten (WCA) och dijodmetan (DMCA) måste vara över 150°. En hybrid sol-gel-metod valdes för detta projekt på grund av dess många fördelar som kontroll av ytmorfologi, enkel inkorporering av nanopartiklar och organiska komponenter i nätverket samt förmåga att bilda ett antal kompositioner. Hybrid sol-gelfilmerna, som innehåller både organiska och oorganiska komponenter, ger mekanisk beständighet, flexibilitet och förmåga att härda vid låga temperaturer. De organiska komponenterna fyller porerna i den oorganiska oxidkedjan, vilket gör att det hybridorganiskt-oorganiska materialet når slutlig densitet vid lägre temperatur. Både hydrofoba och hydrofila kiselnanopartiklar studerades för att undersöka vilken av dem som bäst inkorporeras i filmen. Den högsta uppnådda hydrofobiciteten och oleofobiciteten var av ett prov med 133° WCA och 152° DMCA. Provet bestod av en organisk och oorganisk komponent såväl som hydrofoba kiselnanopartiklar. / An easy-to-clean surface is defined as a surface that repels water and dirt. In this project, clearcoats with different composition have been studied in the process of introducing easy-to-clean properties in the coating. To achieve these properties the coating needs to be both superhydrophobic and oleophobic. This means that the contact angles against both water (WCA) and diiodomethane contact angle (DMCA) should be above 150 °. A hybrid sol-gel approach was chosen for this project due to the several advantages it provides such as, control of surface morphology, easy incorporation of nanoparticles and organic components into the network and ability to form a range of compositions. The hybrid sol-gel films, which contain both organic and inorganic components, provide mechanical resistance, flexibility, and ability to cure at low temperatures. The organic compounds fill the pores between the inorganic oxide chain; hence, the hybrid organic-inorganic material reaches final density at lower temperature. Both hydrophobic and hydrophilic silica nanoparticles were studied to analyze which of them would be best incorporated into the film. The highest hydrophobicity and oleophobicity achieved were by a sample with 133° WCA and 152° DMCA. The sample consisted of an organic and inorganic component as well as hydrophobic silica nanoparticles.

Nanopartiklar är partiklar med storlekar i området 1 till 100 nm, och som uppvisar nanospecifika egenskaper. Egenskaperna kan variera helt mellan olika typer av nanopartiklar, även bland partiklarna och deras respektive material i bulk format på grund av deras unika storlekar, former och strukturer. I denna studie har vi analyserat storlekarna och den kolloidal stabiliteten på tre nanopartiklar, Co, Y2O3, CeO2 i färskvatten och färskvatten med naturligt organiskt material med hjälp av sonifikation, NTA, AAS och ICP analys. Nanopartiklarna lät vara utsatta i lösningarna i upp till six timmar, där analys med hand av NTA skedde efter den nollte, första och sjätte timmen. Partiklarna uppvisade olika egenskaper, och alla tre partiklar varierade i storlek under experimentet. Kobalt hade tendensen att minska i storlek i bägge lösningar, medan storlekarna på yttrium- och cerium oxid tenderade att variera. För att främja vår förståelse av nanopartiklar, behövs fler studier för att få en full förståelse för de unika egenskaperna hos dessa partiklar. / Nanoparticles are particles with sizes in the range of 1 to 100 nm, which also have nanospecific properties. Their properties vary wildly between different types of nanoparticles, even among nanoparticles and their respective particles in bulk format heeding to their highly individual shapes, sizes and structures. In this study we analyzed the sizes and colloidal stability of three different nanoparticles, Co, Y2O3 and CeO2 in freshwater and freshwater with natural organic matter solutions using sonication, NTA-, AAS-, and ICP analysis. The nanoparticles were exposed to the solutions for up to six hours, with analysis being performed at the zero, first and sixth hour. The particles indeed showed different properties, as all three particles varied in size throughout the experiment. Cobalt had the tendency to decrease in size as time progressed in both solutions, while the mean size of yttrium- and cerium oxide varied. To further our understanding of nanoparticles, more studies need to be performed to properly understand the individual properties of these nanoparticles.