活性炭(tan)吸附在幾種土壤中

　　活性炭吸(xi)附(fu)在(zai)幾種土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)中，在(zai)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)污染的(de)(de)情(qing)況下，土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)改良劑可(ke)用(yong)于(yu)固定有機污染物，同時保持土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)功能，活性(xing)炭(tan)(tan)是(shi)一種有前景(jing)的(de)(de)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)修復材料。在(zai)本期實驗中，菲烯(Phe)用(yong)于(yu)污染土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)的(de)(de)污染物，我們(men)(men)研究了(le)三種活性(xing)炭(tan)(tan)研究了(le)三種活性(xing)炭(tan)(tan)對三種不同基質、兩(liang)種農(nong)業表土(tu)(tu)和(he)純砂的(de)(de)影響。我們(men)(men)對土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)性(xing)質的(de)(de)變化、菲律賓的(de)(de)吸(xi)附(fu)-解吸(xi)和(he)菲律賓在(zai)所有治療中的(de)(de)礦(kuang)化進行了(le)評估。

　　石油碳氫化合物(wu)(wu)(wu)污染是土(tu)壤(rang)和沉積物(wu)(wu)(wu)中*常見的(de)問(wen)題之一。菲(fei)律賓是一種(zhong)廣泛存(cun)在(zai)的(de)三環芳(fang)烴(jing)，存(cun)在(zai)時(shi)間長，難以從環境中去除。活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)是控制(zhi)土(tu)壤(rang)和水生(sheng)系統中有機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)(wu)流(liu)動性(xing)(xing)、可(ke)用(yong)性(xing)(xing)和目的(de)地的(de)關鍵過(guo)(guo)程(cheng)。多環芳(fang)烴(jing)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)行(xing)為(wei)(wei)主要由土(tu)壤(rang)有機(ji)(ji)質含量調節(jie)，土(tu)壤(rang)有機(ji)(ji)質是一種(zhong)通過(guo)(guo)含碳產(chan)(chan)品(pin)修(xiu)復的(de)參數。在(zai)過(guo)(guo)去的(de)幾十年里，人們努力(li)探索和生(sheng)產(chan)(chan)新材料(liao)作為(wei)(wei)一種(zhong)有效(xiao)、低(di)成本的(de)土(tu)壤(rang)修(xiu)復工具，并深入研(yan)究了(le)活性(xing)(xing)炭(tan)在(zai)土(tu)壤(rang)中的(de)應用(yong)。活性(xing)(xing)炭(tan)是一種(zhong)富含碳的(de)固(gu)體有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)熱(re)分解產(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)。熱(re)解有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(木炭(tan)、生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)、活性(xing)(xing)炭(tan))的(de)行(xing)為(wei)(wei)明(ming)顯不同于土(tu)壤(rang)中所含的(de)無熱(re)原(yuan)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)。活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)強吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能可(ke)以通過(guo)(guo)改變土(tu)壤(rang)性(xing)(xing)質來調節(jie)土(tu)壤(rang)中芳(fang)烴(jing)的(de)降解過(guo)(guo)程(cheng)，但(dan)也可(ke)以通過(guo)(guo)降低(di)有機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)(wu)的(de)可(ke)用(yong)性(xing)(xing)來調節(jie)。

　　土壤(rang)(rang)、沙子(zi)(zi)和活性(xing)(xing)炭的(de)來(lai)(lai)(lai)源(yuan)(yuan)來(lai)(lai)(lai)自(zi)兩個農田(土壤(rang)(rang)1、土壤(rang)(rang)2)。沙子(zi)(zi)用(yong)10%HCl洗滌40-100μm低鐵砂粒度，然后用(yong)去離(li)子(zi)(zi)水(shui)沖洗10次，直到(dao)(dao)pH上升并穩定(ding)到(dao)(dao)5.5。三種(zhong)來(lai)(lai)(lai)自(zi)不同來(lai)(lai)(lai)源(yuan)(yuan)的(de)活性(xing)(xing)炭用(yong)于實驗:(1)木質活性(xing)(xing)炭(AC(2)根(gen)系活性(xing)(xing)炭(AC和(3)農作物活性(xing)(xing)炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)活性炭(tan)(尺寸<1mm)以(yi)1%(w/w)的(de)(de)比(bi)率摻入測試的(de)(de)土壤和沙子中(zhong)，這是一個(ge)(ge)模擬自然環境的(de)(de)修復過程，考慮到30 cm的(de)(de)土壤深度和約1.6t m-3的(de)(de)土壤密度。將(jiang)混合(he)物均(jun)化后，將(jiang)每個(ge)(ge)樣品潤濕(shi)至60%的(de)(de)保(bao)水能力，并在室(shi)溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中(zhong)平衡15天(tian)。所有(you)程序和實(shi)驗(基本表征，批次相(xiang)互(hu)作用和土壤培養)進行3-4次重復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離心(xin)管和7ml不同濃度(du)的菲烯溶(rong)液中(zhong)(zhong)放入0.7g摻入活性炭的干(gan)燥土壤。通(tong)過在(zai)10mm CaCl 2和1.5的背景(jing)溶(rong)液中(zhong)(zhong)保持乙醇的比例<0.1%，將試管在(zai)頂置振(zhen)蕩器中(zhong)(zhong)以(yi)(yi)100rpm搖(yao)動(dong)24小(xiao)時(shi)，然后(hou)將它們以(yi)(yi)2700g離心(xin)15分(fen)鐘，取1ml上(shang)清液的等分(fen)試樣(yang)。在(zai)β計(ji)數器中(zhong)(zhong)通(tong)過液體閃爍(shuo)計(ji)數進(jin)行處理(li)和分(fen)析，并在(zai)相互作用的7,24和48小(xiao)時(shi)取上(shang)清液的等分(fen)試樣(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對于該(gai)實驗，我(wo)們選擇在相(xiang)互作用后從吸附(fu)實驗中(zhong)獲取活性炭土(tu)壤菲的(de)樣品。我(wo)們在吸附(fu)實驗中(zhong)提取了保留在土(tu)壤中(zhong)的(de)菲，劑量為1μg菲g-1土(tu)壤有六(liu)個(ge)表示(shi)。

　　熱(re)化合(he)物在高重力下改性

　　高重力(li)環境下活性(xing)炭(tan)的熱(re)化合(he)物改性(xing)。將100g以活性(xing)炭(tan)為(wei)填料層，9000r/min速(su)度操(cao)作300分鐘，99%氮氣通過入(ru)口。活性(xing)炭(tan)表示(shi)活性(xing)炭(tan)-RPB-N。原始(shi)活性(xing)炭(tan)和(he)活性(xing)炭(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度，流速(su)40L·min-1，轉速(su)36.3Hz改性(xing)。處理后(hou)，用去離子水沖洗(xi)后(hou)，將兩個樣品在110℃的真空烘箱中干燥(zao)24小時，并分別表示(shi)為(wei)活性(xing)炭(tan)-RPB-HNO和(he)活性(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO。

　　在(zai)高重力物(wu)理改性過程中，氮分布不再是從頂部到(dao)底部的(de)單一流動，而(er)是通(tong)過各個(ge)方向的(de)對(dui)流輸送(song)到(dao)活性炭。與活性炭接觸(chu)后(hou)，氮產生新的(de)微孔(kong)(kong)，挖掘現有的(de)吸附通(tong)道。因(yin)此，它增加(jia)了它們的(de)表面積和孔(kong)(kong)容量。簡化原理圖(tu)如圖(tu)1所示(shi)。

　　氮和硝酸改性在正常和高重力環境(jing)中(zhong)的示意圖。

　　實(shi)驗研究活性炭吸(xi)附性能

　　研究了活(huo)性(xing)炭在吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)柱中吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)甲(jia)苯(ben)(ben)的能力。活(huo)性(xing)炭用量為10g，氣(qi)體(ti)發生(sheng)器產生(sheng)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)質甲(jia)苯(ben)(ben)氣(qi)體(ti)。活(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)能的數(shu)據是通過測量吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)前后(hou)甲(jia)苯(ben)(ben)的濃度來獲得的。實驗吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)裝置(zhi)的流(liu)程圖如圖2所示。甲(jia)苯(ben)(ben)氣(qi)體(ti)與氮氣(qi)混合，然后(hou)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在恒溫吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)塔中。通過在線(xian)FID檢測器測量吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)前后(hou)的甲(jia)苯(ben)(ben)含量，并通過流(liu)量計控制甲(jia)苯(ben)(ben)流(liu)量。當(dang)脫氣(qi)和入口濃度在30分(fen)鐘內保持一致時，認(ren)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)平衡已經(jing)達到。通過廢氣(qi)出(chu)口排(pai)出(chu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氣(qi)體(ti)。

　　實驗吸(xi)附流動圖。

　　幾種活性炭對甲苯的吸附(fu)性能(neng)比(bi)較

　　不同活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上(shang)(shang)甲苯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿透曲線和(he)吸附(fu)等溫(wen)曲線如圖3所示(shi)和(he)4所示(shi)。不同活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)(lv)從高到低依次為(wei)：活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原(yuan)始(shi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。吸附(fu)率(lv)(lv)越(yue)大(da)，滲透時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)越(yue)長(chang)，這與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)雜(za)孔(kong)徑分布和(he)表(biao)面官能(neng)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量有關。高溫(wen)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微孔(kong)體積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)通(tong)道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內孔(kong)體積(ji)(ji)(ji)。在高重力(li)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)環(huan)境中(zhong)(zhong)，不利于(yu)甲苯吸收的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)始(shi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內部結構被重新分配并分裂成新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間(jian)(jian)(jian)結構，進(jin)一(yi)步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)(le)突破時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)。HNO 在高重力(li)環(huan)境下(xia)(xia)，3處理活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)突破時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)大(da)于(yu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這是因為(wei)HNO 在分散的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小液滴中(zhong)(zhong)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)(le)與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面和(he)內部接觸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)，進(jin)而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上(shang)(shang)含氧官能(neng)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)負(fu)荷(he)，提高了(le)(le)(le)(le)其吸附(fu)效率(lv)(lv)。在重力(li)作用下(xia)(xia)，復(fu)合改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)具有較(jiao)(jiao)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿透時(shi)(shi)間(jian)(jian)(jian)和(he)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)(lv)，因為(wei)物(wu)理改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)(le)比表(biao)面積(ji)(ji)(ji)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)(le)孔(kong)體積(ji)(ji)(ji)分布，而(er)化(hua)學改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)(le)表(biao)面氧基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量。反過來(lai)，這些特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)(le)(le)(le)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破(po)曲(qu)線。

　　等溫曲線吸(xi)附活性炭。

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)在(zai)常(chang)規和(he)高重(zhong)(zhong)力(li)(li)環(huan)境高重(zhong)(zhong)力(li)(li)環(huan)境下進(jin)行了物理(li)、化(hua)(hua)學(xue)和(he)化(hua)(hua)合(he)物改性(xing)(xing)。研究了甲(jia)苯(ben)在(zai)不同活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)。高重(zhong)(zhong)力(li)(li)化(hua)(hua)合(he)物改性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有*大的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)率(lv)和(he)容量(liang)。還發(fa)現，微孔(kong)結構(gou)在(zai)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)甲(jia)苯(ben)的過(guo)程(cheng)中起著主導作用。由于化(hua)(hua)合(he)物的改性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的優異吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能(neng)力(li)(li)增加了有效吸(xi)(xi)(xi)附(fu)位點的數(shu)量(liang)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO上(shang)甲(jia)苯(ben)表面覆蓋(gai)率(lv)為51.67%。因此(ci)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)在(zai)高重(zhong)(zhong)力(li)(li)下的復(fu)合(he)改性(xing)(xing)可(ke)以大大提(ti)高吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能(neng)。

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