活性(xing)炭吸附在幾種土壤中

　　活性炭吸附在幾種(zhong)土(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)，在土(tu)(tu)壤(rang)污(wu)染(ran)的情況下，土(tu)(tu)壤(rang)改良劑可用于(yu)固(gu)定有(you)機污(wu)染(ran)物(wu)，同時保(bao)持土(tu)(tu)壤(rang)功能，活性(xing)(xing)炭是一種(zhong)有(you)前(qian)景(jing)的土(tu)(tu)壤(rang)修復材料。在本期實驗(yan)中(zhong)(zhong)，菲烯(Phe)用于(yu)污(wu)染(ran)土(tu)(tu)壤(rang)的污(wu)染(ran)物(wu)，我(wo)們研究了(le)(le)三種(zhong)活性(xing)(xing)炭研究了(le)(le)三種(zhong)活性(xing)(xing)炭對三種(zhong)不(bu)同基質、兩(liang)種(zhong)農業表土(tu)(tu)和純砂的影(ying)響。我(wo)們對土(tu)(tu)壤(rang)性(xing)(xing)質的變化(hua)(hua)、菲律賓的吸附-解吸和菲律賓在所有(you)治療(liao)中(zhong)(zhong)的礦化(hua)(hua)進行了(le)(le)評估。

　　石油碳氫化(hua)合物(wu)(wu)污(wu)染是土壤(rang)(rang)(rang)和(he)沉(chen)積物(wu)(wu)中*常(chang)見的(de)(de)(de)(de)問題之一(yi)。菲律(lv)賓是一(yi)種(zhong)廣泛存(cun)在的(de)(de)(de)(de)三(san)環(huan)(huan)芳(fang)烴，存(cun)在時間長，難以(yi)從環(huan)(huan)境(jing)中去除。活性炭(tan)(tan)吸(xi)附是控制土壤(rang)(rang)(rang)和(he)水(shui)生系(xi)統中有(you)(you)機污(wu)染物(wu)(wu)流動性、可(ke)用性和(he)目的(de)(de)(de)(de)地的(de)(de)(de)(de)關鍵過(guo)程。多環(huan)(huan)芳(fang)烴的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附行為主要(yao)由土壤(rang)(rang)(rang)有(you)(you)機質(zhi)含(han)(han)(han)量調(diao)節(jie)，土壤(rang)(rang)(rang)有(you)(you)機質(zhi)是一(yi)種(zhong)通(tong)過(guo)含(han)(han)(han)碳產品修(xiu)(xiu)復的(de)(de)(de)(de)參數(shu)。在過(guo)去的(de)(de)(de)(de)幾十年里(li)，人們努力探(tan)索和(he)生產新材(cai)料作為一(yi)種(zhong)有(you)(you)效、低(di)成本的(de)(de)(de)(de)土壤(rang)(rang)(rang)修(xiu)(xiu)復工具，并深入研究(jiu)了活性炭(tan)(tan)在土壤(rang)(rang)(rang)中的(de)(de)(de)(de)應用。活性炭(tan)(tan)是一(yi)種(zhong)富(fu)含(han)(han)(han)碳的(de)(de)(de)(de)固體有(you)(you)機物(wu)(wu)熱分(fen)解(jie)(jie)產物(wu)(wu)。熱解(jie)(jie)有(you)(you)機物(wu)(wu)(木炭(tan)(tan)、生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)、活性炭(tan)(tan))的(de)(de)(de)(de)行為明(ming)顯不(bu)同于土壤(rang)(rang)(rang)中所含(han)(han)(han)的(de)(de)(de)(de)無熱原有(you)(you)機物(wu)(wu)。活性炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)強吸(xi)附性能(neng)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)改變土壤(rang)(rang)(rang)性質(zhi)來調(diao)節(jie)土壤(rang)(rang)(rang)中芳(fang)烴的(de)(de)(de)(de)降解(jie)(jie)過(guo)程，但也可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)降低(di)有(you)(you)機污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)用性來調(diao)節(jie)。

　　土(tu)(tu)壤、沙子和活性炭(tan)的(de)(de)來(lai)源(yuan)來(lai)自兩(liang)個(ge)農田(tian)(土(tu)(tu)壤1、土(tu)(tu)壤2)。沙子用10%HCl洗滌(di)40-100μm低鐵砂粒度(du)，然后用去離子水沖洗10次，直(zhi)到pH上(shang)升并穩定到5.5。三種來(lai)自不同來(lai)源(yuan)的(de)(de)活性炭(tan)用于(yu)實驗(yan):(1)木質活性炭(tan)(AC(2)根(gen)系(xi)活性炭(tan)(AC和(3)農作物活性炭(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)活性炭(tan)(尺寸<1mm)以1%(w/w)的(de)(de)比率摻入(ru)測試的(de)(de)土(tu)壤(rang)和(he)(he)沙(sha)子中，這是(shi)一個模擬自然環境的(de)(de)修復過程，考(kao)慮到30 cm的(de)(de)土(tu)壤(rang)深(shen)度和(he)(he)約1.6t m-3的(de)(de)土(tu)壤(rang)密度。將(jiang)混合物均化(hua)后，將(jiang)每個樣(yang)品潤濕(shi)至60%的(de)(de)保水能力，并在(zai)室溫(20-25℃)下在(zai)聚乙烯袋(dai)中平衡15天(tian)。所有程序和(he)(he)實驗(基本(ben)表征，批次相互作用和(he)(he)土(tu)壤(rang)培養)進行3-4次重(zhong)復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離(li)心管和7ml不同濃度的(de)菲烯溶液(ye)(ye)(ye)中(zhong)放入0.7g摻入活性炭的(de)干燥(zao)土壤。通(tong)過(guo)在(zai)10mm CaCl 2和1.5的(de)背(bei)景溶液(ye)(ye)(ye)中(zhong)保(bao)持乙醇的(de)比例<0.1%，將試(shi)管在(zai)頂(ding)置振蕩器(qi)中(zhong)以(yi)(yi)100rpm搖(yao)動24小時(shi)(shi)，然(ran)后(hou)將它們以(yi)(yi)2700g離(li)心15分(fen)(fen)(fen)鐘，取(qu)(qu)1ml上清(qing)液(ye)(ye)(ye)的(de)等分(fen)(fen)(fen)試(shi)樣(yang)。在(zai)β計數(shu)器(qi)中(zhong)通(tong)過(guo)液(ye)(ye)(ye)體閃(shan)爍計數(shu)進行處理和分(fen)(fen)(fen)析，并(bing)在(zai)相互作用(yong)的(de)7,24和48小時(shi)(shi)取(qu)(qu)上清(qing)液(ye)(ye)(ye)的(de)等分(fen)(fen)(fen)試(shi)樣(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對于該(gai)實驗，我們選擇在相互作(zuo)用后從吸(xi)附(fu)(fu)實驗中獲取活性炭土(tu)(tu)壤(rang)菲(fei)的(de)樣(yang)品。我們在吸(xi)附(fu)(fu)實驗中提取了保留在土(tu)(tu)壤(rang)中的(de)菲(fei)，劑量為1μg菲(fei)g-1土(tu)(tu)壤(rang)有六個表示。

　　熱化合物在高(gao)重力(li)下改(gai)性

　　高重(zhong)力環境下活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的熱(re)化合物改(gai)性(xing)。將(jiang)100g以(yi)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)為填料層(ceng)，9000r/min速(su)度(du)操作300分鐘，99%氮氣(qi)通(tong)過入口。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)表示活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N。原(yuan)始活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)和活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在(zai)70攝氏度(du)，流速(su)40L·min-1，轉(zhuan)速(su)36.3Hz改(gai)性(xing)。處理(li)后，用去(qu)離子水沖(chong)洗后，將(jiang)兩個樣品在(zai)110℃的真空烘箱中干燥(zao)24小時，并(bing)分別表示為活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO和活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在(zai)高重力物(wu)理改性(xing)(xing)過(guo)程中，氮分布不再是從頂部到(dao)底部的(de)單(dan)一流動(dong)，而是通過(guo)各個方向的(de)對流輸送到(dao)活性(xing)(xing)炭。與活性(xing)(xing)炭接(jie)觸后，氮產生新的(de)微孔，挖掘現有的(de)吸(xi)附通道。因此(ci)，它增加了它們的(de)表(biao)面(mian)積和(he)孔容量。簡化原理圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)1所示。

　　氮和硝(xiao)酸改性在(zai)正常和高重力(li)環境中(zhong)的示意(yi)圖。

　　實驗(yan)研究(jiu)活性(xing)(xing)炭吸附性(xing)(xing)能

　　研(yan)究了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在吸(xi)(xi)(xi)附(fu)柱(zhu)中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)甲(jia)(jia)苯(ben)的(de)(de)能力。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)用量(liang)為10g，氣(qi)(qi)體(ti)發(fa)生(sheng)器(qi)產生(sheng)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)質甲(jia)(jia)苯(ben)氣(qi)(qi)體(ti)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能的(de)(de)數據是通過測量(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)前(qian)(qian)后甲(jia)(jia)苯(ben)的(de)(de)濃度來獲(huo)得的(de)(de)。實(shi)驗吸(xi)(xi)(xi)附(fu)裝置的(de)(de)流(liu)(liu)程圖如圖2所(suo)示。甲(jia)(jia)苯(ben)氣(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)混合，然后吸(xi)(xi)(xi)附(fu)在恒溫吸(xi)(xi)(xi)附(fu)塔(ta)中(zhong)。通過在線FID檢測器(qi)測量(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)前(qian)(qian)后的(de)(de)甲(jia)(jia)苯(ben)含(han)量(liang)，并通過流(liu)(liu)量(liang)計(ji)控制甲(jia)(jia)苯(ben)流(liu)(liu)量(liang)。當脫氣(qi)(qi)和入口濃度在30分鐘內保持一致時，認(ren)為吸(xi)(xi)(xi)附(fu)平(ping)衡(heng)已經達到。通過廢(fei)氣(qi)(qi)出口排出吸(xi)(xi)(xi)附(fu)氣(qi)(qi)體(ti)。

　　實(shi)驗(yan)吸附(fu)流動圖。

　　幾種活性炭對甲苯的吸(xi)附性能(neng)比較

　　不(bu)(bu)同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上甲(jia)苯的(de)(de)穿(chuan)透曲線和(he)(he)吸(xi)附(fu)等溫(wen)曲線如(ru)圖(tu)3所(suo)示和(he)(he)4所(suo)示。不(bu)(bu)同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)附(fu)率(lv)從高到低(di)依次為(wei)：活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原始(shi)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。吸(xi)附(fu)率(lv)越大，滲(shen)透時(shi)間(jian)越長，這(zhe)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)復雜(za)孔(kong)(kong)徑分(fen)(fen)布和(he)(he)表面(mian)官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)(de)數(shu)(shu)量有(you)關。高溫(wen)氮(dan)氣(qi)中(zhong)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)微孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)內孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)。在(zai)高重(zhong)力(li)氮(dan)氣(qi)環境中(zhong)，不(bu)(bu)利于甲(jia)苯吸(xi)收的(de)(de)原始(shi)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)內部結(jie)構被重(zhong)新(xin)分(fen)(fen)配并分(fen)(fen)裂成新(xin)的(de)(de)空(kong)間(jian)結(jie)構，進(jin)一步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)突破時(shi)間(jian)。HNO 在(zai)高重(zhong)力(li)環境下，3處理活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)突破時(shi)間(jian)大于改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是因(yin)為(wei)HNO 在(zai)分(fen)(fen)散(san)的(de)(de)小液(ye)滴(di)中(zhong)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表面(mian)和(he)(he)內部接觸的(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)，進(jin)而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上含氧官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)(de)負(fu)荷，提高了(le)(le)其(qi)吸(xi)附(fu)效率(lv)。在(zai)重(zhong)力(li)作用(yong)下，復合改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)具有(you)較長的(de)(de)穿(chuan)透時(shi)間(jian)和(he)(he)較大的(de)(de)吸(xi)附(fu)率(lv)，因(yin)為(wei)物理改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)比表面(mian)積(ji)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)分(fen)(fen)布，而(er)化學改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)表面(mian)氧基團(tuan)的(de)(de)數(shu)(shu)量。反過來，這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)(le)吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲線。

　　等溫曲線(xian)吸附活性炭。

　　活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭在常規(gui)和(he)高(gao)重力環境(jing)高(gao)重力環境(jing)下(xia)進行了(le)物(wu)理(li)、化(hua)學(xue)和(he)化(hua)合物(wu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)。研究了(le)甲苯在不(bu)同活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭上的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)。高(gao)重力化(hua)合物(wu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭具有*大的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)率(lv)和(he)容(rong)量。還發現(xian)，微孔結構在活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)甲苯的(de)過程中起著主導(dao)作用。由于(yu)化(hua)合物(wu)的(de)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭的(de)優(you)異(yi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能力增加了(le)有效吸(xi)(xi)(xi)附(fu)位點(dian)的(de)數量。活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭-RPB-N-HNO上甲苯表面覆蓋(gai)率(lv)為51.67%。因此，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭在高(gao)重力下(xia)的(de)復合改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)可以大大提高(gao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。

<