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Impacts of particle surface heterogeneity on the deposition of colloids on flat surfaces
Environmental Science: Nano ( IF 5.8 ) Pub Date : 2021-10-08 , DOI: 10.1039/d1en00049g Thompson Delon 1 , Tanushree Parsai 2 , Ufuk Kilic 3 , Mathias Schubert 3 , Stephen A. Morin 4 , Yusong Li 1
Environmental Science: Nano ( IF 5.8 ) Pub Date : 2021-10-08 , DOI: 10.1039/d1en00049g Thompson Delon 1 , Tanushree Parsai 2 , Ufuk Kilic 3 , Mathias Schubert 3 , Stephen A. Morin 4 , Yusong Li 1
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Natural particles possess varying degrees of surface heterogeneities. Although the impact of collector surface heterogeneity on particle deposition is more or less established, the impact of particle surface heterogeneity on the deposition of colloids in porous media is not well studied. In this work, Janus SiO2 microparticles (Janus SiO2 MPs) were engineered by partially covering SiO2 microspheres (500 nm in diameter) with positively charged poly(L-lysine) (PLL) as model particles to study the impact of particle surface heterogeneity on the deposition. The surface heterogeneity of Janus SiO2 MP was confirmed using Kelvin probe force microscopy. Up to 4–5 original SiO2 microspheres tended to assemble in the solution to form relatively stable clusters, with an isoelectric point slightly higher than pH 7. Compared with unmodified SiO2 microspheres, Janus SiO2 MPs had a slower attachment rate on silicon dioxide surfaces. While the deposition of Janus SiO2 MPs onto silicon dioxide surfaces was observed at pH values of 3 and 7, no deposition was observed at pH 9. No deposition was observed for Janus SiO2 MPs onto aluminum oxide surfaces for pH values ranging from 3 to 9, even under an overall favorable attractive condition. This work found that the deposition of colloids is more sensitive to particle surface heterogeneity properties than to the overall surface potential of the colloids.
中文翻译：
颗粒表面异质性对胶体在平面上沉积的影响
天然颗粒具有不同程度的表面异质性。尽管收集器表面异质性对颗粒沉积的影响或多或少已经确定，但颗粒表面异质性对多孔介质中胶体沉积的影响尚未得到很好的研究。在这项工作中，Janus SiO 2微粒（Janus SiO 2 MPs）通过用带正电的聚（L-赖氨酸）（PLL）作为模型颗粒部分覆盖SiO 2微球（直径500 nm）来研究颗粒表面的影响沉积的异质性。使用开尔文探针力显微镜证实了 Janus SiO 2 MP的表面异质性。多达 4–5 个原始 SiO 2微球倾向于在溶液中组装形成相对稳定的团簇，等电点略高于 pH 7。与未改性的 SiO 2微球相比，Janus SiO 2 MP 在二氧化硅表面的附着速度较慢。虽然在 pH 值为 3 和 7 时观察到Janus SiO 2 MP沉积到二氧化硅表面，但在 pH 9 时未观察到沉积。在 pH 值为 3 至 7 时未观察到 Janus SiO 2 MP 在氧化铝表面上的沉积。9、即使在整体有利的吸引力条件下。这项工作发现胶体的沉积对颗粒表面的异质性比对胶体的整体表面电位更敏感。
更新日期：2021-10-15
中文翻译：
颗粒表面异质性对胶体在平面上沉积的影响
天然颗粒具有不同程度的表面异质性。尽管收集器表面异质性对颗粒沉积的影响或多或少已经确定，但颗粒表面异质性对多孔介质中胶体沉积的影响尚未得到很好的研究。在这项工作中，Janus SiO 2微粒（Janus SiO 2 MPs）通过用带正电的聚（L-赖氨酸）（PLL）作为模型颗粒部分覆盖SiO 2微球（直径500 nm）来研究颗粒表面的影响沉积的异质性。使用开尔文探针力显微镜证实了 Janus SiO 2 MP的表面异质性。多达 4–5 个原始 SiO 2微球倾向于在溶液中组装形成相对稳定的团簇，等电点略高于 pH 7。与未改性的 SiO 2微球相比，Janus SiO 2 MP 在二氧化硅表面的附着速度较慢。虽然在 pH 值为 3 和 7 时观察到Janus SiO 2 MP沉积到二氧化硅表面，但在 pH 9 时未观察到沉积。在 pH 值为 3 至 7 时未观察到 Janus SiO 2 MP 在氧化铝表面上的沉积。9、即使在整体有利的吸引力条件下。这项工作发现胶体的沉积对颗粒表面的异质性比对胶体的整体表面电位更敏感。
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