活性炭吸附(fu)在幾種土壤中

　　活性炭吸(xi)附在(zai)(zai)幾(ji)種(zhong)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)中，在(zai)(zai)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)的情況(kuang)下(xia)，土(tu)(tu)壤(rang)(rang)改良(liang)劑可(ke)用(yong)于(yu)固定有機污(wu)(wu)染(ran)(ran)物，同時保持土(tu)(tu)壤(rang)(rang)功能，活性(xing)炭(tan)(tan)是一種(zhong)有前景的土(tu)(tu)壤(rang)(rang)修復材(cai)料。在(zai)(zai)本期實驗(yan)中，菲(fei)(fei)烯(Phe)用(yong)于(yu)污(wu)(wu)染(ran)(ran)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)的污(wu)(wu)染(ran)(ran)物，我們(men)(men)研究了三(san)種(zhong)活性(xing)炭(tan)(tan)研究了三(san)種(zhong)活性(xing)炭(tan)(tan)對三(san)種(zhong)不(bu)同基質(zhi)、兩(liang)種(zhong)農業表(biao)土(tu)(tu)和純(chun)砂(sha)的影(ying)響(xiang)。我們(men)(men)對土(tu)(tu)壤(rang)(rang)性(xing)質(zhi)的變化(hua)、菲(fei)(fei)律賓(bin)的吸(xi)附-解吸(xi)和菲(fei)(fei)律賓(bin)在(zai)(zai)所有治(zhi)療中的礦化(hua)進行了評(ping)估(gu)。

　　石(shi)油碳氫化合物(wu)(wu)污(wu)(wu)染是(shi)(shi)(shi)土(tu)壤(rang)(rang)和沉積物(wu)(wu)中(zhong)*常見的(de)(de)(de)(de)問題之一(yi)。菲律賓(bin)是(shi)(shi)(shi)一(yi)種(zhong)廣泛(fan)存(cun)在的(de)(de)(de)(de)三環芳(fang)烴，存(cun)在時(shi)間長，難以從(cong)環境中(zhong)去(qu)除。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸附(fu)是(shi)(shi)(shi)控制土(tu)壤(rang)(rang)和水生(sheng)系統中(zhong)有機污(wu)(wu)染物(wu)(wu)流(liu)動性(xing)、可(ke)(ke)用性(xing)和目的(de)(de)(de)(de)地的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵過(guo)程(cheng)。多(duo)環芳(fang)烴的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)行(xing)為主要由土(tu)壤(rang)(rang)有機質含量調節，土(tu)壤(rang)(rang)有機質是(shi)(shi)(shi)一(yi)種(zhong)通(tong)過(guo)含碳產品(pin)修復的(de)(de)(de)(de)參數。在過(guo)去(qu)的(de)(de)(de)(de)幾(ji)十年里，人們努力探索和生(sheng)產新(xin)材料作為一(yi)種(zhong)有效、低(di)成本(ben)的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)修復工(gong)具，并(bing)深(shen)入研究了活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應用。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是(shi)(shi)(shi)一(yi)種(zhong)富含碳的(de)(de)(de)(de)固(gu)體有機物(wu)(wu)熱分解產物(wu)(wu)。熱解有機物(wu)(wu)(木炭(tan)(tan)(tan)、生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)、活性(xing)炭(tan)(tan)(tan))的(de)(de)(de)(de)行(xing)為明顯(xian)不同于(yu)土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)所含的(de)(de)(de)(de)無熱原有機物(wu)(wu)。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)強吸附(fu)性(xing)能可(ke)(ke)以通(tong)過(guo)改變土(tu)壤(rang)(rang)性(xing)質來調節土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)芳(fang)烴的(de)(de)(de)(de)降解過(guo)程(cheng)，但也可(ke)(ke)以通(tong)過(guo)降低(di)有機污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)用性(xing)來調節。

　　土(tu)壤(rang)、沙子(zi)和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的來(lai)(lai)源(yuan)來(lai)(lai)自兩個農(nong)田(土(tu)壤(rang)1、土(tu)壤(rang)2)。沙子(zi)用(yong)10%HCl洗(xi)滌40-100μm低鐵砂粒(li)度，然后(hou)用(yong)去(qu)離(li)子(zi)水沖洗(xi)10次，直到pH上(shang)升并穩定到5.5。三種來(lai)(lai)自不同來(lai)(lai)源(yuan)的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)用(yong)于(yu)實驗(yan):(1)木(mu)質活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(AC(2)根系活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(AC和(3)農(nong)作物活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性炭(尺寸(cun)<1mm)以(yi)1%(w/w)的(de)比率摻入測試的(de)土(tu)壤(rang)和(he)(he)沙子中(zhong)(zhong)，這是一個模(mo)擬自然環(huan)境的(de)修復過程，考(kao)慮到30 cm的(de)土(tu)壤(rang)深度和(he)(he)約(yue)1.6t m-3的(de)土(tu)壤(rang)密度。將混合物均化(hua)后，將每個樣品潤濕(shi)至60%的(de)保水能力，并在室溫(20-25℃)下在聚乙烯(xi)袋中(zhong)(zhong)平衡15天。所(suo)有程序和(he)(he)實驗(基本表(biao)征，批次相互作(zuo)用和(he)(he)土(tu)壤(rang)培養)進(jin)行(xing)3-4次重復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離心管(guan)和(he)7ml不(bu)同濃度的(de)菲烯溶液中(zhong)放(fang)入0.7g摻入活性(xing)炭的(de)干燥土壤。通(tong)過(guo)在(zai)10mm CaCl 2和(he)1.5的(de)背景溶液中(zhong)保(bao)持(chi)乙醇的(de)比例<0.1%，將試(shi)管(guan)在(zai)頂置振蕩(dang)器中(zhong)以(yi)100rpm搖動24小時，然(ran)后將它們(men)以(yi)2700g離心15分鐘，取1ml上(shang)清液的(de)等(deng)分試(shi)樣。在(zai)β計數器中(zhong)通(tong)過(guo)液體閃爍計數進行(xing)處理和(he)分析(xi)，并在(zai)相(xiang)互作用的(de)7,24和(he)48小時取上(shang)清液的(de)等(deng)分試(shi)樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實(shi)(shi)驗(yan)，我(wo)們(men)選(xuan)擇在相互作用后(hou)從吸附實(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)獲取活性炭(tan)土壤菲的樣品。我(wo)們(men)在吸附實(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)提(ti)取了保留(liu)在土壤中(zhong)的菲，劑量(liang)為1μg菲g-1土壤有(you)六個表示。

　　熱化合物在高重力(li)下(xia)改性

　　高重力環(huan)境(jing)下(xia)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的熱化合物改性。將(jiang)100g以(yi)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)為填料層，9000r/min速(su)度操作300分鐘，99%氮氣通過入口。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)表示活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N。原始活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)和(he)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N用(yong)1mol·L-1HNO 3在70攝氏度，流(liu)速(su)40L·min-1，轉(zhuan)速(su)36.3Hz改性。處理后，用(yong)去離子(zi)水沖(chong)洗(xi)后，將(jiang)兩個樣品在110℃的真空烘箱中干(gan)燥24小(xiao)時，并分別(bie)表示為活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO和(he)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重力物理改性(xing)過程中，氮分布不再是(shi)從頂部(bu)到底部(bu)的單一流動，而是(shi)通(tong)過各個方向(xiang)的對(dui)流輸送(song)到活性(xing)炭。與活性(xing)炭接觸后，氮產生(sheng)新的微孔(kong)，挖掘現有的吸附(fu)通(tong)道(dao)。因此，它(ta)增加(jia)了(le)它(ta)們的表(biao)面(mian)積(ji)和(he)孔(kong)容量。簡(jian)化原理圖(tu)如圖(tu)1所示。

　　氮(dan)和硝酸改性(xing)在正(zheng)常和高重力(li)環境中(zhong)的示(shi)意圖。

　　實(shi)驗研究活(huo)性炭吸附性能

　　研究了(le)活(huo)性炭在吸附(fu)柱中(zhong)吸附(fu)甲苯(ben)的(de)(de)能(neng)力(li)。活(huo)性炭用量(liang)為10g，氣(qi)(qi)(qi)體發(fa)生器(qi)(qi)產生吸附(fu)質甲苯(ben)氣(qi)(qi)(qi)體。活(huo)性炭吸附(fu)性能(neng)的(de)(de)數(shu)據是通過測量(liang)吸附(fu)前(qian)(qian)后甲苯(ben)的(de)(de)濃(nong)度來獲得的(de)(de)。實驗吸附(fu)裝置(zhi)的(de)(de)流(liu)程圖(tu)如圖(tu)2所示(shi)。甲苯(ben)氣(qi)(qi)(qi)體與氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)混(hun)合，然后吸附(fu)在恒溫吸附(fu)塔中(zhong)。通過在線FID檢測器(qi)(qi)測量(liang)吸附(fu)前(qian)(qian)后的(de)(de)甲苯(ben)含量(liang)，并通過流(liu)量(liang)計控制(zhi)甲苯(ben)流(liu)量(liang)。當脫氣(qi)(qi)(qi)和入口(kou)濃(nong)度在30分鐘(zhong)內(nei)保持(chi)一致時，認(ren)為吸附(fu)平衡已經達(da)到(dao)。通過廢氣(qi)(qi)(qi)出口(kou)排(pai)出吸附(fu)氣(qi)(qi)(qi)體。

　　實驗吸(xi)附流動圖。

　　幾種活性炭(tan)對甲苯的吸附性能比較(jiao)

　　不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上甲苯的(de)(de)(de)(de)穿透曲線(xian)和吸(xi)附等溫曲線(xian)如圖3所(suo)示(shi)和4所(suo)示(shi)。不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附率(lv)從高到低(di)依次為(wei)：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-N>原始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。吸(xi)附率(lv)越大(da)(da)，滲透時(shi)(shi)間越長，這(zhe)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)復雜孔(kong)徑分(fen)布和表(biao)面官能(neng)團的(de)(de)(de)(de)數量(liang)有關。高溫氮(dan)氣中活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)體(ti)積(ji)增加(jia)(jia)(jia)，增加(jia)(jia)(jia)了(le)(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)(de)內孔(kong)體(ti)積(ji)。在(zai)高重力氮(dan)氣環境中，不利于(yu)(yu)甲苯吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)原始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)內部結構被(bei)重新分(fen)配(pei)并(bing)分(fen)裂成新的(de)(de)(de)(de)空間結構，進一步(bu)增加(jia)(jia)(jia)了(le)(le)突破(po)(po)時(shi)(shi)間。HNO 在(zai)高重力環境下(xia)，3處(chu)理活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)突破(po)(po)時(shi)(shi)間大(da)(da)于(yu)(yu)改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)HNO 在(zai)分(fen)散的(de)(de)(de)(de)小液(ye)滴(di)中，增加(jia)(jia)(jia)了(le)(le)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面和內部接觸的(de)(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進而增加(jia)(jia)(jia)了(le)(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上含氧(yang)官能(neng)團的(de)(de)(de)(de)負荷(he)，提高了(le)(le)其吸(xi)附效率(lv)。在(zai)重力作用下(xia)，復合改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有較長的(de)(de)(de)(de)穿透時(shi)(shi)間和較大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附率(lv)，因(yin)為(wei)物理改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增加(jia)(jia)(jia)了(le)(le)比(bi)表(biao)面積(ji)，增加(jia)(jia)(jia)了(le)(le)孔(kong)體(ti)積(ji)分(fen)布，而化學改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增加(jia)(jia)(jia)了(le)(le)表(biao)面氧(yang)基團的(de)(de)(de)(de)數量(liang)。反過(guo)來(lai)，這(zhe)些特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增強了(le)(le)吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突(tu)破曲線。

　　等溫曲線吸附活性炭。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭在(zai)常規(gui)和(he)高(gao)重(zhong)(zhong)力環境高(gao)重(zhong)(zhong)力環境下進行(xing)了(le)物(wu)理、化(hua)學和(he)化(hua)合(he)(he)物(wu)改(gai)性(xing)(xing)。研究了(le)甲苯(ben)在(zai)不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭上(shang)的吸附(fu)(fu)。高(gao)重(zhong)(zhong)力化(hua)合(he)(he)物(wu)改(gai)性(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭具(ju)有*大(da)的吸附(fu)(fu)率(lv)和(he)容量。還(huan)發(fa)現(xian)，微孔結構在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭吸附(fu)(fu)甲苯(ben)的過程中起著主導作用(yong)。由于(yu)化(hua)合(he)(he)物(wu)的改(gai)性(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的優(you)異吸附(fu)(fu)能(neng)力增加(jia)了(le)有效吸附(fu)(fu)位點的數量。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭-RPB-N-HNO上(shang)甲苯(ben)表面(mian)覆蓋率(lv)為51.67%。因此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭在(zai)高(gao)重(zhong)(zhong)力下的復合(he)(he)改(gai)性(xing)(xing)可以大(da)大(da)提高(gao)吸附(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)。

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