活性炭吸附在幾種土(tu)壤中

　　活性炭吸(xi)附在幾種土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)，在土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)污染的情況下，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)改(gai)良劑可(ke)用(yong)于固(gu)定有機污染物(wu)，同(tong)時保持土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)功能，活(huo)性炭(tan)(tan)是一種有前景(jing)的土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)修復材料(liao)。在本期實驗中(zhong)，菲烯(Phe)用(yong)于污染土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)的污染物(wu)，我們研(yan)究了(le)三種活(huo)性炭(tan)(tan)研(yan)究了(le)三種活(huo)性炭(tan)(tan)對三種不同(tong)基質、兩種農業表土(tu)(tu)(tu)和(he)純砂的影(ying)響(xiang)。我們對土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)性質的變化(hua)、菲律賓(bin)的吸(xi)附-解吸(xi)和(he)菲律賓(bin)在所有治療中(zhong)的礦化(hua)進行了(le)評估。

　　石(shi)油碳(tan)氫(qing)化合(he)物污染(ran)是(shi)土(tu)壤(rang)和(he)(he)(he)沉積(ji)物中(zhong)(zhong)(zhong)*常見的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題(ti)之(zhi)一(yi)。菲律賓是(shi)一(yi)種(zhong)廣泛存在的(de)(de)(de)(de)(de)三(san)環(huan)芳(fang)烴(jing)，存在時間長，難(nan)以從環(huan)境中(zhong)(zhong)(zhong)去(qu)除。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附是(shi)控制土(tu)壤(rang)和(he)(he)(he)水(shui)生系統中(zhong)(zhong)(zhong)有機(ji)污染(ran)物流動性(xing)(xing)、可(ke)用(yong)性(xing)(xing)和(he)(he)(he)目的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)過程。多環(huan)芳(fang)烴(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附行為(wei)主要由土(tu)壤(rang)有機(ji)質(zhi)含(han)量(liang)調節(jie)，土(tu)壤(rang)有機(ji)質(zhi)是(shi)一(yi)種(zhong)通過含(han)碳(tan)產品修復(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)參數。在過去(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)幾(ji)十年(nian)里，人們努力探(tan)索和(he)(he)(he)生產新(xin)材料作為(wei)一(yi)種(zhong)有效、低成(cheng)本的(de)(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)修復(fu)工具(ju)，并(bing)深入研究(jiu)了活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)一(yi)種(zhong)富含(han)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)固體有機(ji)物熱分(fen)解(jie)產物。熱解(jie)有機(ji)物(木炭(tan)(tan)、生物炭(tan)(tan)、活性(xing)(xing)炭(tan)(tan))的(de)(de)(de)(de)(de)行為(wei)明顯不同于土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)(zhong)所(suo)含(han)的(de)(de)(de)(de)(de)無熱原有機(ji)物。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)強吸(xi)附性(xing)(xing)能(neng)可(ke)以通過改變(bian)土(tu)壤(rang)性(xing)(xing)質(zhi)來(lai)調節(jie)土(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)(zhong)芳(fang)烴(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)降解(jie)過程，但也可(ke)以通過降低有機(ji)污染(ran)物的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)用(yong)性(xing)(xing)來(lai)調節(jie)。

　　土(tu)壤(rang)、沙子(zi)(zi)(zi)和(he)活(huo)(huo)(huo)性炭的(de)(de)來源來自(zi)兩個農(nong)田(土(tu)壤(rang)1、土(tu)壤(rang)2)。沙子(zi)(zi)(zi)用10%HCl洗滌(di)40-100μm低鐵砂粒度(du)，然后(hou)用去離(li)子(zi)(zi)(zi)水沖洗10次(ci)，直到(dao)pH上(shang)升并穩定(ding)到(dao)5.5。三(san)種來自(zi)不同(tong)來源的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性炭用于實驗:(1)木質活(huo)(huo)(huo)性炭(AC(2)根系活(huo)(huo)(huo)性炭(AC和(he)(3)農(nong)作物活(huo)(huo)(huo)性炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的(de)比率摻入測(ce)試的(de)土(tu)壤和沙(sha)子中(zhong)，這是一個模擬自然(ran)環境的(de)修復(fu)過程，考慮到30 cm的(de)土(tu)壤深度和約(yue)1.6t m-3的(de)土(tu)壤密(mi)度。將混(hun)合物均化(hua)后，將每個樣品潤(run)濕至60%的(de)保水能力(li)，并在室溫(20-25℃)下在聚乙(yi)烯袋中(zhong)平(ping)衡(heng)15天(tian)。所(suo)有程序和實驗(基(ji)本表征(zheng)，批(pi)次(ci)相互(hu)作(zuo)用和土(tu)壤培養)進行(xing)3-4次(ci)重復(fu)。

　　菲的吸附實驗

　　在玻璃(li)離(li)心管(guan)和(he)(he)7ml不同(tong)濃(nong)度的(de)(de)(de)菲烯溶液(ye)(ye)中放入0.7g摻入活(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)干燥(zao)土壤。通過在10mm CaCl 2和(he)(he)1.5的(de)(de)(de)背景(jing)溶液(ye)(ye)中保(bao)持乙醇(chun)的(de)(de)(de)比例<0.1%，將試(shi)管(guan)在頂置振蕩器中以100rpm搖(yao)動24小(xiao)時，然后將它們以2700g離(li)心15分鐘，取1ml上(shang)清液(ye)(ye)的(de)(de)(de)等(deng)分試(shi)樣。在β計(ji)數器中通過液(ye)(ye)體閃爍計(ji)數進行(xing)處理和(he)(he)分析，并在相互(hu)作用(yong)的(de)(de)(de)7,24和(he)(he)48小(xiao)時取上(shang)清液(ye)(ye)的(de)(de)(de)等(deng)分試(shi)樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實驗(yan)，我(wo)(wo)們選(xuan)擇在相互作用后從吸(xi)附(fu)實驗(yan)中(zhong)獲取活性炭土壤菲(fei)的(de)樣(yang)品。我(wo)(wo)們在吸(xi)附(fu)實驗(yan)中(zhong)提取了保(bao)留在土壤中(zhong)的(de)菲(fei)，劑量(liang)為1μg菲(fei)g-1土壤有六個表示。

　　熱化合物在(zai)高重力下改性(xing)

　　高(gao)重力環境下活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)熱化合物改性。將100g以(yi)活(huo)性炭(tan)(tan)為填料層，9000r/min速度操作(zuo)300分鐘，99%氮氣通過入口。活(huo)性炭(tan)(tan)表示活(huo)性炭(tan)(tan)-RPB-N。原始活(huo)性炭(tan)(tan)和活(huo)性炭(tan)(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度，流速40L·min-1，轉速36.3Hz改性。處理后，用去離子水沖洗后，將兩個樣品(pin)在110℃的(de)真空烘箱中干燥24小(xiao)時(shi)，并(bing)分別(bie)表示為活(huo)性炭(tan)(tan)-RPB-HNO和活(huo)性炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在(zai)高重力物理改(gai)性過程中，氮分布不再是從頂(ding)部到(dao)底部的(de)單一流動，而是通過各個方向的(de)對(dui)流輸送到(dao)活性炭(tan)。與活性炭(tan)接觸后，氮產生新的(de)微孔(kong)(kong)，挖(wa)掘現有的(de)吸附(fu)通道(dao)。因此，它增加了它們(men)的(de)表面積和孔(kong)(kong)容(rong)量。簡化(hua)原(yuan)理圖(tu)如圖(tu)1所示。

　　氮和硝酸改性(xing)在正常和高重力(li)環(huan)境(jing)中的示意(yi)圖(tu)。

　　實驗研究活(huo)性(xing)炭吸(xi)附性(xing)能

　　研究了活性炭(tan)在吸(xi)附(fu)(fu)(fu)柱中吸(xi)附(fu)(fu)(fu)甲(jia)苯(ben)(ben)的(de)能(neng)力(li)。活性炭(tan)用量(liang)為10g，氣(qi)(qi)體(ti)發生器(qi)產生吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)甲(jia)苯(ben)(ben)氣(qi)(qi)體(ti)。活性炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)性能(neng)的(de)數據是通(tong)過測(ce)量(liang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)前(qian)后(hou)甲(jia)苯(ben)(ben)的(de)濃(nong)度來獲得的(de)。實驗(yan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)裝置(zhi)的(de)流(liu)程圖如圖2所示(shi)。甲(jia)苯(ben)(ben)氣(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)混合(he)，然后(hou)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在恒溫吸(xi)附(fu)(fu)(fu)塔中。通(tong)過在線FID檢測(ce)器(qi)測(ce)量(liang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)前(qian)后(hou)的(de)甲(jia)苯(ben)(ben)含量(liang)，并通(tong)過流(liu)量(liang)計控制甲(jia)苯(ben)(ben)流(liu)量(liang)。當脫氣(qi)(qi)和入口濃(nong)度在30分鐘內(nei)保持一(yi)致時，認為吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡已經達到。通(tong)過廢(fei)氣(qi)(qi)出口排(pai)出吸(xi)附(fu)(fu)(fu)氣(qi)(qi)體(ti)。

　　實(shi)驗吸附流動圖。

　　幾種活性炭對甲苯(ben)的(de)吸附性能(neng)比較

　　不(bu)(bu)同(tong)(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上甲苯(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)透(tou)(tou)曲(qu)線和吸(xi)附等(deng)溫曲(qu)線如圖3所示和4所示。不(bu)(bu)同(tong)(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附率從高(gao)(gao)到低依次為(wei)：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。吸(xi)附率越大，滲(shen)透(tou)(tou)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)越長，這(zhe)(zhe)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)復雜(za)孔徑(jing)分布和表面官能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)數量有(you)關。高(gao)(gao)溫氮氣中活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)微孔體(ti)積(ji)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)(de)(de)內孔體(ti)積(ji)。在高(gao)(gao)重(zhong)力氮氣環境(jing)中，不(bu)(bu)利于甲苯(ben)吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)(de)原始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)內部結構被重(zhong)新(xin)(xin)分配并分裂成新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)結構，進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)(le)突破時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)。HNO 在高(gao)(gao)重(zhong)力環境(jing)下，3處理(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)突破時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)大于改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)(zhe)是因為(wei)HNO 在分散的(de)(de)(de)(de)(de)小液(ye)滴中，增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)(le)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)表面和內部接觸的(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)能性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進(jin)而增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上含氧(yang)(yang)官能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)負荷，提高(gao)(gao)了(le)(le)(le)(le)其吸(xi)附效率。在重(zhong)力作(zuo)用下，復合(he)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)具有(you)較長的(de)(de)(de)(de)(de)穿(chuan)透(tou)(tou)時(shi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)和較大的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附率，因為(wei)物(wu)理(li)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)(le)比表面積(ji)，增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)(le)孔體(ti)積(ji)分布，而化學改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加了(le)(le)(le)(le)表面氧(yang)(yang)基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)數量。反過來，這(zhe)(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)(le)(le)(le)吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活(huo)性炭的突(tu)破曲線。

　　等(deng)溫曲線吸附活性炭(tan)。

　　活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)常規和高(gao)重力(li)(li)環境高(gao)重力(li)(li)環境下(xia)進行了物理、化學(xue)和化合(he)(he)物改性(xing)(xing)。研究了甲苯在(zai)不同(tong)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)上的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)。高(gao)重力(li)(li)化合(he)(he)物改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有*大(da)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)(lv)和容量(liang)。還發現，微(wei)孔結構在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)甲苯的(de)(de)過(guo)程(cheng)中起著主導作用。由(you)于化合(he)(he)物的(de)(de)改性(xing)(xing)，活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)優異吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力(li)(li)增加(jia)了有效吸(xi)附(fu)(fu)位點(dian)的(de)(de)數量(liang)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO上甲苯表面覆蓋率(lv)(lv)為(wei)51.67%。因(yin)此，活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)高(gao)重力(li)(li)下(xia)的(de)(de)復合(he)(he)改性(xing)(xing)可以(yi)大(da)大(da)提高(gao)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)。

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