活性(xing)炭(tan)吸附在幾種土壤(rang)中(zhong)

　　活性炭吸(xi)附(fu)在幾(ji)種(zhong)(zhong)(zhong)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中，在土(tu)(tu)(tu)壤(rang)污(wu)染(ran)的(de)情況下，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)改良劑可用于固定有(you)機(ji)污(wu)染(ran)物，同時保持土(tu)(tu)(tu)壤(rang)功能(neng)，活性(xing)(xing)炭是一(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)有(you)前(qian)景的(de)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)修復材料。在本期實(shi)驗中，菲(fei)烯(Phe)用于污(wu)染(ran)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)的(de)污(wu)染(ran)物，我(wo)們(men)研究了三種(zhong)(zhong)(zhong)活性(xing)(xing)炭研究了三種(zhong)(zhong)(zhong)活性(xing)(xing)炭對(dui)三種(zhong)(zhong)(zhong)不同基質、兩種(zhong)(zhong)(zhong)農(nong)業表土(tu)(tu)(tu)和純砂的(de)影響。我(wo)們(men)對(dui)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)性(xing)(xing)質的(de)變化、菲(fei)律賓的(de)吸(xi)附(fu)-解(jie)吸(xi)和菲(fei)律賓在所(suo)有(you)治(zhi)療中的(de)礦(kuang)化進行了評(ping)估。

　　石(shi)油碳氫(qing)化合物(wu)污染是土(tu)壤(rang)和沉積物(wu)中(zhong)*常見的(de)(de)(de)(de)問題(ti)之一(yi)。菲律賓是一(yi)種廣(guang)泛(fan)存(cun)在的(de)(de)(de)(de)三環芳烴，存(cun)在時間長(chang)，難以(yi)(yi)從環境中(zhong)去除(chu)。活性(xing)炭(tan)吸附(fu)是控制土(tu)壤(rang)和水生(sheng)系統中(zhong)有(you)(you)機(ji)污染物(wu)流動性(xing)、可(ke)(ke)(ke)用性(xing)和目的(de)(de)(de)(de)地的(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)過(guo)(guo)程。多(duo)環芳烴的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)行為主要(yao)由土(tu)壤(rang)有(you)(you)機(ji)質(zhi)含量調節(jie)(jie)，土(tu)壤(rang)有(you)(you)機(ji)質(zhi)是一(yi)種通過(guo)(guo)含碳產(chan)品修復的(de)(de)(de)(de)參(can)數。在過(guo)(guo)去的(de)(de)(de)(de)幾十(shi)年里，人們努力(li)探索和生(sheng)產(chan)新材(cai)料作(zuo)為一(yi)種有(you)(you)效(xiao)、低(di)成本的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)修復工具，并深入研(yan)究了活性(xing)炭(tan)在土(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應用。活性(xing)炭(tan)是一(yi)種富含碳的(de)(de)(de)(de)固體(ti)有(you)(you)機(ji)物(wu)熱(re)(re)(re)分(fen)解(jie)產(chan)物(wu)。熱(re)(re)(re)解(jie)有(you)(you)機(ji)物(wu)(木炭(tan)、生(sheng)物(wu)炭(tan)、活性(xing)炭(tan))的(de)(de)(de)(de)行為明顯不同于土(tu)壤(rang)中(zhong)所含的(de)(de)(de)(de)無熱(re)(re)(re)原有(you)(you)機(ji)物(wu)。活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)強吸附(fu)性(xing)能可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)通過(guo)(guo)改變土(tu)壤(rang)性(xing)質(zhi)來(lai)調節(jie)(jie)土(tu)壤(rang)中(zhong)芳烴的(de)(de)(de)(de)降解(jie)過(guo)(guo)程，但也可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)通過(guo)(guo)降低(di)有(you)(you)機(ji)污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)(ke)用性(xing)來(lai)調節(jie)(jie)。

　　土(tu)壤(rang)、沙子和(he)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)來(lai)(lai)源來(lai)(lai)自兩(liang)個農田(土(tu)壤(rang)1、土(tu)壤(rang)2)。沙子用10%HCl洗滌40-100μm低(di)鐵砂粒(li)度，然后用去離子水沖洗10次，直到pH上(shang)升(sheng)并穩定到5.5。三種來(lai)(lai)自不同(tong)來(lai)(lai)源的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)用于實驗(yan):(1)木質活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(AC(2)根系活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(AC和(he)(3)農作物活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)活性(xing)炭(尺(chi)寸<1mm)以1%(w/w)的(de)比率摻入測(ce)試的(de)土(tu)壤(rang)和(he)(he)沙子中(zhong)，這是一(yi)個(ge)(ge)模擬自然(ran)環境的(de)修復過程，考慮到30 cm的(de)土(tu)壤(rang)深度和(he)(he)約1.6t m-3的(de)土(tu)壤(rang)密度。將(jiang)混(hun)合物均化后(hou)，將(jiang)每個(ge)(ge)樣品潤濕(shi)至(zhi)60%的(de)保水(shui)能力，并在(zai)室(shi)溫(20-25℃)下在(zai)聚乙烯袋中(zhong)平(ping)衡(heng)15天(tian)。所有程序(xu)和(he)(he)實(shi)驗(基本(ben)表征，批次(ci)相互(hu)作用和(he)(he)土(tu)壤(rang)培(pei)養)進(jin)行(xing)3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離心(xin)管(guan)和7ml不同濃度的(de)(de)菲烯溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)放入(ru)(ru)0.7g摻入(ru)(ru)活性炭的(de)(de)干燥土(tu)壤。通過(guo)在(zai)10mm CaCl 2和1.5的(de)(de)背景溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)保持乙醇的(de)(de)比例<0.1%，將(jiang)試管(guan)在(zai)頂置振蕩器中(zhong)以100rpm搖動24小時，然后(hou)將(jiang)它們以2700g離心(xin)15分鐘，取(qu)1ml上清液(ye)(ye)的(de)(de)等(deng)分試樣。在(zai)β計數器中(zhong)通過(guo)液(ye)(ye)體閃爍計數進(jin)行處理和分析，并在(zai)相互作(zuo)用的(de)(de)7,24和48小時取(qu)上清液(ye)(ye)的(de)(de)等(deng)分試樣。

　　菲的解吸實驗

　　對(dui)于該(gai)實(shi)(shi)驗，我(wo)們(men)選擇(ze)在(zai)相互作用后從吸附實(shi)(shi)驗中(zhong)獲(huo)取活性炭土壤(rang)菲的樣品。我(wo)們(men)在(zai)吸附實(shi)(shi)驗中(zhong)提(ti)取了保留在(zai)土壤(rang)中(zhong)的菲，劑量為(wei)1μg菲g-1土壤(rang)有六(liu)個表示(shi)。

　　熱化合物在高(gao)重(zhong)力下改性

　　高重力環境下(xia)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)熱化合物改性(xing)(xing)。將(jiang)100g以活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)為填料層，9000r/min速(su)度操作300分鐘，99%氮(dan)氣(qi)通過入口。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)示(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原始活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用(yong)1mol·L-1HNO 3在70攝氏度，流速(su)40L·min-1，轉速(su)36.3Hz改性(xing)(xing)。處理后(hou)，用(yong)去離子(zi)水沖洗后(hou)，將(jiang)兩個樣品在110℃的(de)真空烘箱中干燥24小時(shi)，并分別表(biao)示(shi)為活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在(zai)高(gao)重力(li)物理(li)改性過程中，氮(dan)分(fen)布(bu)不再是從(cong)頂部到底部的單(dan)一(yi)流動，而(er)是通過各個方向的對(dui)流輸送到活性炭(tan)。與活性炭(tan)接觸(chu)后，氮(dan)產(chan)生新的微孔，挖掘現有的吸(xi)附(fu)通道。因此(ci)，它(ta)增加了(le)它(ta)們(men)的表面積和孔容量。簡化(hua)原理(li)圖(tu)如圖(tu)1所示。

　　氮和(he)(he)硝(xiao)酸改性在正常(chang)和(he)(he)高重力環境中(zhong)的示(shi)意圖。

　　實驗研究(jiu)活性炭吸附性能

　　研究了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在(zai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)柱(zhu)中吸(xi)(xi)(xi)附(fu)甲苯的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)用量(liang)為10g，氣(qi)(qi)(qi)(qi)體發生(sheng)器(qi)產生(sheng)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)質甲苯氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)數(shu)據是通過測量(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)前后甲苯的(de)(de)(de)濃(nong)度來獲得(de)的(de)(de)(de)。實驗吸(xi)(xi)(xi)附(fu)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)流程圖(tu)如圖(tu)2所示。甲苯氣(qi)(qi)(qi)(qi)體與氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)混(hun)合(he)，然(ran)后吸(xi)(xi)(xi)附(fu)在(zai)恒溫吸(xi)(xi)(xi)附(fu)塔中。通過在(zai)線FID檢(jian)測器(qi)測量(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)前后的(de)(de)(de)甲苯含(han)量(liang)，并通過流量(liang)計控制甲苯流量(liang)。當脫(tuo)氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)入(ru)口濃(nong)度在(zai)30分鐘(zhong)內保持(chi)一(yi)致(zhi)時，認為吸(xi)(xi)(xi)附(fu)平衡已(yi)經達到。通過廢氣(qi)(qi)(qi)(qi)出口排(pai)出吸(xi)(xi)(xi)附(fu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。

　　實驗吸附(fu)流動圖(tu)。

　　幾種(zhong)活性(xing)炭對甲(jia)苯的(de)吸附性(xing)能比較

　　不同(tong)(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上(shang)甲苯(ben)的(de)(de)(de)(de)穿透曲線和吸附(fu)等溫曲線如圖3所(suo)示(shi)(shi)和4所(suo)示(shi)(shi)。不同(tong)(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)(lv)從(cong)高(gao)到低依(yi)次為(wei)：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原(yuan)始(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。吸附(fu)率(lv)(lv)越(yue)(yue)大，滲透時間越(yue)(yue)長，這(zhe)(zhe)(zhe)與(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)復(fu)雜孔(kong)徑分布和表面(mian)官能團的(de)(de)(de)(de)數(shu)量有關。高(gao)溫氮氣中活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微孔(kong)體積(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)通(tong)道的(de)(de)(de)(de)內孔(kong)體積(ji)。在高(gao)重(zhong)力(li)(li)(li)氮氣環境中，不利于(yu)甲苯(ben)吸收的(de)(de)(de)(de)原(yuan)始(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)內部結構被重(zhong)新分配并分裂成新的(de)(de)(de)(de)空間結構，進(jin)一(yi)步增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)突破時間。HNO 在高(gao)重(zhong)力(li)(li)(li)環境下，3處理(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)突破時間大于(yu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)(zhe)(zhe)是因為(wei)HNO 在分散的(de)(de)(de)(de)小液滴(di)中，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)與(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表面(mian)和內部接觸的(de)(de)(de)(de)可能性(xing)(xing)(xing)，進(jin)而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上(shang)含(han)氧官能團的(de)(de)(de)(de)負荷(he)，提高(gao)了(le)其吸附(fu)效率(lv)(lv)。在重(zhong)力(li)(li)(li)作(zuo)用下，復(fu)合(he)改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)具有較長的(de)(de)(de)(de)穿透時間和較大的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)(lv)，因為(wei)物(wu)理(li)改(gai)性(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)比表面(mian)積(ji)，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)孔(kong)體積(ji)分布，而化學改(gai)性(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了(le)表面(mian)氧基團的(de)(de)(de)(de)數(shu)量。反過來，這(zhe)(zhe)(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)強(qiang)了(le)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)。

　　活性(xing)炭的突破曲(qu)線。

　　等溫曲線吸附活性(xing)炭。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在常規和(he)高(gao)重力(li)環境高(gao)重力(li)環境下(xia)進行了(le)物(wu)理、化(hua)學和(he)化(hua)合物(wu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。研究了(le)甲苯在不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。高(gao)重力(li)化(hua)合物(wu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有*大的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)率和(he)容量。還(huan)發現，微孔結構(gou)在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)甲苯的(de)(de)過程(cheng)中起著(zhu)主導作用(yong)。由于化(hua)合物(wu)的(de)(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)優異(yi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力(li)增加了(le)有效(xiao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)位(wei)點的(de)(de)數(shu)量。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO上(shang)甲苯表面覆蓋率為51.67%。因此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在高(gao)重力(li)下(xia)的(de)(de)復合改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)可(ke)以大大提高(gao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。

<