活性炭吸附在幾種土壤中

　　活性炭吸(xi)(xi)附在(zai)(zai)幾種(zhong)(zhong)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)，在(zai)(zai)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)污染的(de)情況下，土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)改良劑(ji)可用(yong)于固定有(you)機污染物，同(tong)時保持土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)功能，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)是一種(zhong)(zhong)有(you)前景的(de)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)修復材料。在(zai)(zai)本期實(shi)驗中(zhong)，菲烯(Phe)用(yong)于污染土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)的(de)污染物，我們研究了三(san)(san)種(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)研究了三(san)(san)種(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)對三(san)(san)種(zhong)(zhong)不同(tong)基質(zhi)、兩種(zhong)(zhong)農業(ye)表土(tu)(tu)(tu)(tu)和(he)純砂的(de)影響。我們對土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)性(xing)質(zhi)的(de)變(bian)化、菲律(lv)賓(bin)(bin)的(de)吸(xi)(xi)附-解吸(xi)(xi)和(he)菲律(lv)賓(bin)(bin)在(zai)(zai)所有(you)治療中(zhong)的(de)礦(kuang)化進行(xing)了評估(gu)。

　　石油碳(tan)氫化合(he)物(wu)(wu)污(wu)染是(shi)土(tu)壤(rang)和(he)(he)沉(chen)積物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)*常(chang)見的(de)(de)(de)(de)(de)問題之(zhi)一(yi)。菲律賓是(shi)一(yi)種廣泛存在的(de)(de)(de)(de)(de)三環芳烴，存在時間長，難(nan)以從(cong)環境中(zhong)(zhong)(zhong)去除。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附是(shi)控(kong)制土(tu)壤(rang)和(he)(he)水生(sheng)系統中(zhong)(zhong)(zhong)有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)流動性(xing)(xing)、可(ke)用(yong)(yong)性(xing)(xing)和(he)(he)目的(de)(de)(de)(de)(de)地的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵過(guo)(guo)(guo)程(cheng)。多環芳烴的(de)(de)(de)(de)(de)吸附行(xing)為主要由土(tu)壤(rang)有(you)機(ji)質(zhi)(zhi)含(han)量(liang)調(diao)(diao)節，土(tu)壤(rang)有(you)機(ji)質(zhi)(zhi)是(shi)一(yi)種通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)含(han)碳(tan)產品修(xiu)復(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)參數(shu)。在過(guo)(guo)(guo)去的(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)十(shi)年里，人(ren)們努力探(tan)索(suo)和(he)(he)生(sheng)產新材料作(zuo)為一(yi)種有(you)效、低(di)成本的(de)(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)修(xiu)復(fu)工具，并深入(ru)研究(jiu)了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)一(yi)種富含(han)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)固體有(you)機(ji)物(wu)(wu)熱(re)分解(jie)產物(wu)(wu)。熱(re)解(jie)有(you)機(ji)物(wu)(wu)(木炭(tan)、生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)、活(huo)性(xing)(xing)炭(tan))的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)為明(ming)顯不同于土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)(zhong)所含(han)的(de)(de)(de)(de)(de)無熱(re)原有(you)機(ji)物(wu)(wu)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)強吸附性(xing)(xing)能可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)改變(bian)土(tu)壤(rang)性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)來調(diao)(diao)節土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)(zhong)芳烴的(de)(de)(de)(de)(de)降解(jie)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)，但也可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)(guo)(guo)降低(di)有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)用(yong)(yong)性(xing)(xing)來調(diao)(diao)節。

　　土壤、沙子和活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)的來(lai)(lai)源來(lai)(lai)自兩個(ge)農(nong)田(土壤1、土壤2)。沙子用(yong)(yong)10%HCl洗滌(di)40-100μm低鐵砂粒度，然后(hou)用(yong)(yong)去離子水(shui)沖洗10次，直到pH上升并(bing)穩定到5.5。三種來(lai)(lai)自不同(tong)來(lai)(lai)源的活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)用(yong)(yong)于(yu)實驗(yan):(1)木質(zhi)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(AC(2)根系(xi)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(AC和(3)農(nong)作(zuo)物活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)活(huo)性炭(尺寸<1mm)以(yi)1%(w/w)的(de)比率摻(chan)入測(ce)試的(de)土(tu)壤(rang)(rang)和(he)沙(sha)子(zi)中(zhong)(zhong)，這是(shi)一個(ge)模擬自然環境的(de)修復過程(cheng)，考慮到(dao)30 cm的(de)土(tu)壤(rang)(rang)深度(du)和(he)約1.6t m-3的(de)土(tu)壤(rang)(rang)密度(du)。將(jiang)混(hun)合物(wu)均化后，將(jiang)每(mei)個(ge)樣品潤濕至(zhi)60%的(de)保水能力(li)，并在(zai)室溫(20-25℃)下在(zai)聚(ju)乙烯袋中(zhong)(zhong)平衡15天。所有程(cheng)序和(he)實驗(基本表征，批次(ci)相互(hu)作用和(he)土(tu)壤(rang)(rang)培養)進行3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在玻璃離(li)心(xin)管(guan)和(he)7ml不(bu)同濃度的(de)菲烯溶液(ye)中(zhong)放入0.7g摻(chan)入活性炭的(de)干燥土壤。通過在10mm CaCl 2和(he)1.5的(de)背景溶液(ye)中(zhong)保持(chi)乙醇的(de)比例<0.1%，將(jiang)試(shi)(shi)管(guan)在頂(ding)置(zhi)振(zhen)蕩器中(zhong)以100rpm搖動24小時，然后將(jiang)它們以2700g離(li)心(xin)15分鐘(zhong)，取(qu)(qu)1ml上清(qing)液(ye)的(de)等(deng)分試(shi)(shi)樣。在β計數器中(zhong)通過液(ye)體閃爍計數進(jin)行處理和(he)分析，并在相互作用(yong)的(de)7,24和(he)48小時取(qu)(qu)上清(qing)液(ye)的(de)等(deng)分試(shi)(shi)樣。

　　菲的解吸實驗

　　對(dui)于該(gai)實驗(yan)(yan)，我們選擇在相(xiang)互作用后從吸(xi)附(fu)實驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)獲取活性(xing)炭土(tu)壤(rang)菲(fei)的樣品(pin)。我們在吸(xi)附(fu)實驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)提取了保留在土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)的菲(fei)，劑量(liang)為(wei)1μg菲(fei)g-1土(tu)壤(rang)有六(liu)個表示。

　　熱化合物(wu)在(zai)高重力下改性

　　高重力環境(jing)下(xia)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)熱化合物(wu)改性(xing)(xing)。將(jiang)100g以活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)為填料(liao)層，9000r/min速度操作(zuo)300分(fen)鐘，99%氮氣通(tong)過入口(kou)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表示活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N。原始(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度，流速40L·min-1，轉速36.3Hz改性(xing)(xing)。處理后(hou)，用去離子水沖洗(xi)后(hou)，將(jiang)兩個樣品在110℃的(de)(de)真空烘(hong)箱(xiang)中干燥24小時，并(bing)分(fen)別表示為活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-HNO和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重(zhong)力物理改(gai)性(xing)(xing)過程中，氮分布(bu)不(bu)再是從頂部(bu)到底部(bu)的(de)單一流動，而是通過各個(ge)方向的(de)對流輸送到活性(xing)(xing)炭。與活性(xing)(xing)炭接觸后，氮產生新的(de)微(wei)孔(kong)，挖掘現有的(de)吸附通道。因此，它增加了它們(men)的(de)表(biao)面積和(he)孔(kong)容量(liang)。簡化原理圖如圖1所示。

　　氮和硝酸改(gai)性(xing)在正(zheng)常和高(gao)重力(li)環境中的示(shi)意圖。

　　實驗研究活(huo)性(xing)炭吸附性(xing)能

　　研(yan)究了活性(xing)炭在吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)柱(zhu)中吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)甲苯(ben)的(de)能(neng)力。活性(xing)炭用量為10g，氣體發生(sheng)器(qi)產生(sheng)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)質(zhi)甲苯(ben)氣體。活性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)能(neng)的(de)數據是通過測量吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)前(qian)后(hou)甲苯(ben)的(de)濃度(du)來獲得(de)的(de)。實驗吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)裝(zhuang)置(zhi)的(de)流(liu)程圖如(ru)圖2所示。甲苯(ben)氣體與(yu)氮氣混合(he)，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FID檢測器(qi)測量吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)前(qian)后(hou)的(de)甲苯(ben)含量，并(bing)通過流(liu)量計控制甲苯(ben)流(liu)量。當脫氣和(he)入口濃度(du)在30分鐘內保持一致時，認(ren)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)平衡已經達到。通過廢(fei)氣出口排(pai)出吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氣體。

　　實驗吸附流動(dong)圖(tu)。

　　幾(ji)種(zhong)活性炭對甲苯的(de)吸附性能比較

　　不(bu)同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上甲苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)透曲線和吸(xi)附(fu)(fu)等溫曲線如圖3所(suo)示和4所(suo)示。不(bu)同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)率從高到低依次為(wei)：活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原(yuan)始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。吸(xi)附(fu)(fu)率越(yue)(yue)大(da)，滲透時間越(yue)(yue)長(chang)，這與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)復(fu)雜孔(kong)(kong)徑分布(bu)和表(biao)面(mian)(mian)官能(neng)(neng)團的(de)(de)(de)(de)(de)數量有(you)關。高溫氮(dan)氣中(zhong)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(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)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)通道(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)內孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)。在高重力氮(dan)氣環境中(zhong)，不(bu)利于(yu)甲苯(ben)(ben)吸(xi)收(shou)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)內部結構(gou)被重新(xin)(xin)分配并分裂成新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)空間結構(gou)，進一步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)突(tu)破時間。HNO 在高重力環境下，3處理活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)破時間大(da)于(yu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(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)小液(ye)滴(di)中(zhong)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)和內部接觸的(de)(de)(de)(de)(de)可能(neng)(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)，進而增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上含氧官能(neng)(neng)團的(de)(de)(de)(de)(de)負荷，提高了(le)(le)(le)其吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)率。在重力作用(yong)下，復(fu)合改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)具有(you)較(jiao)長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)透時間和較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)率，因為(wei)物理改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)比表(biao)面(mian)(mian)積(ji)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)分布(bu)，而化(hua)學改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)表(biao)面(mian)(mian)氧基(ji)團的(de)(de)(de)(de)(de)數量。反過來，這些特性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)(le)(le)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲線。

　　等溫曲(qu)線吸附活性炭(tan)。

　　活性(xing)炭(tan)在常規(gui)和高重(zhong)(zhong)力(li)環境(jing)高重(zhong)(zhong)力(li)環境(jing)下(xia)進行了物(wu)(wu)理(li)、化(hua)學和化(hua)合(he)物(wu)(wu)改性(xing)。研究了甲苯(ben)在不同活性(xing)炭(tan)上的(de)吸(xi)附(fu)(fu)。高重(zhong)(zhong)力(li)化(hua)合(he)物(wu)(wu)改性(xing)活性(xing)炭(tan)具有(you)(you)*大(da)(da)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)和容量(liang)。還發現，微孔結構在活性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)甲苯(ben)的(de)過程(cheng)中起著(zhu)主導(dao)作用(yong)。由于化(hua)合(he)物(wu)(wu)的(de)改性(xing)，活性(xing)炭(tan)的(de)優異吸(xi)附(fu)(fu)能力(li)增加了有(you)(you)效吸(xi)附(fu)(fu)位點的(de)數(shu)量(liang)。活性(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO上甲苯(ben)表面覆蓋率(lv)為(wei)51.67%。因此，活性(xing)炭(tan)在高重(zhong)(zhong)力(li)下(xia)的(de)復合(he)改性(xing)可(ke)以大(da)(da)大(da)(da)提高吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)能。

<