活性炭吸附在幾種土(tu)壤中

　　活性炭吸附在幾種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)土(tu)壤(rang)(rang)中，在土(tu)壤(rang)(rang)污染(ran)(ran)的(de)情況下，土(tu)壤(rang)(rang)改良劑可(ke)用于固定有機污染(ran)(ran)物，同時(shi)保持土(tu)壤(rang)(rang)功能，活性炭(tan)是(shi)一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)有前景的(de)土(tu)壤(rang)(rang)修復材料。在本期實驗中，菲(fei)烯(Phe)用于污染(ran)(ran)土(tu)壤(rang)(rang)的(de)污染(ran)(ran)物，我們(men)研(yan)究了(le)三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)活性炭(tan)研(yan)究了(le)三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)活性炭(tan)對三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)同基(ji)質、兩種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)農業(ye)表土(tu)和純砂的(de)影響(xiang)。我們(men)對土(tu)壤(rang)(rang)性質的(de)變(bian)化、菲(fei)律賓的(de)吸附-解吸和菲(fei)律賓在所(suo)有治療(liao)中的(de)礦化進行了(le)評(ping)估。

　　石(shi)油碳(tan)氫化合(he)物(wu)(wu)污染是土(tu)壤(rang)(rang)和沉(chen)積物(wu)(wu)中(zhong)*常(chang)見的(de)(de)問題之一(yi)。菲律(lv)賓是一(yi)種(zhong)廣泛(fan)存在的(de)(de)三環(huan)芳烴，存在時間長，難以(yi)從(cong)環(huan)境中(zhong)去除。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附是控制土(tu)壤(rang)(rang)和水生系(xi)統中(zhong)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)污染物(wu)(wu)流動(dong)性(xing)(xing)(xing)、可(ke)(ke)用性(xing)(xing)(xing)和目的(de)(de)地的(de)(de)關(guan)鍵過程(cheng)(cheng)。多(duo)環(huan)芳烴的(de)(de)吸附行為主要由土(tu)壤(rang)(rang)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)質含(han)(han)量調(diao)節，土(tu)壤(rang)(rang)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)質是一(yi)種(zhong)通過含(han)(han)碳(tan)產品修(xiu)復(fu)的(de)(de)參數。在過去的(de)(de)幾十年里，人們努力探索和生產新材料作為一(yi)種(zhong)有(you)(you)效、低(di)成本的(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)修(xiu)復(fu)工具(ju)，并深(shen)入研究了(le)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)在土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)應用。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是一(yi)種(zhong)富含(han)(han)碳(tan)的(de)(de)固體有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)熱分解產物(wu)(wu)。熱解有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)(木炭(tan)、生物(wu)(wu)炭(tan)、活性(xing)(xing)(xing)炭(tan))的(de)(de)行為明顯不同(tong)于土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)所含(han)(han)的(de)(de)無熱原有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)強吸附性(xing)(xing)(xing)能可(ke)(ke)以(yi)通過改變土(tu)壤(rang)(rang)性(xing)(xing)(xing)質來調(diao)節土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)芳烴的(de)(de)降(jiang)解過程(cheng)(cheng)，但也可(ke)(ke)以(yi)通過降(jiang)低(di)有(you)(you)機(ji)(ji)(ji)污染物(wu)(wu)的(de)(de)可(ke)(ke)用性(xing)(xing)(xing)來調(diao)節。

　　土(tu)壤、沙子和活(huo)(huo)性炭(tan)的來(lai)源來(lai)自兩個農田(土(tu)壤1、土(tu)壤2)。沙子用10%HCl洗滌(di)40-100μm低鐵(tie)砂粒度，然后用去(qu)離子水(shui)沖洗10次，直到pH上升并穩定到5.5。三(san)種來(lai)自不同(tong)來(lai)源的活(huo)(huo)性炭(tan)用于實驗(yan):(1)木質活(huo)(huo)性炭(tan)(AC(2)根系活(huo)(huo)性炭(tan)(AC和(3)農作物活(huo)(huo)性炭(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的比率摻入測試的土(tu)壤和(he)沙子(zi)中(zhong)，這是一個(ge)模(mo)擬自然環境的修(xiu)復(fu)過程，考慮到30 cm的土(tu)壤深(shen)度和(he)約1.6t m-3的土(tu)壤密度。將混合物均化(hua)后，將每個(ge)樣(yang)品(pin)潤(run)濕至60%的保(bao)水能力(li)，并在室溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中(zhong)平衡15天。所有程序和(he)實(shi)驗(基本(ben)表征，批次(ci)(ci)相互作用和(he)土(tu)壤培養)進行3-4次(ci)(ci)重復(fu)。

　　菲的吸附實驗

　　在玻(bo)璃離心(xin)管和7ml不同濃度的菲烯(xi)溶液中放(fang)入(ru)0.7g摻入(ru)活(huo)性炭的干(gan)燥土壤(rang)。通(tong)過在10mm CaCl 2和1.5的背景溶液中保(bao)持乙醇的比例(li)<0.1%，將試管在頂(ding)置振蕩器(qi)中以(yi)100rpm搖動(dong)24小(xiao)時(shi)，然(ran)后將它們以(yi)2700g離心(xin)15分(fen)鐘，取(qu)1ml上清(qing)(qing)液的等分(fen)試樣。在β計(ji)數器(qi)中通(tong)過液體(ti)閃爍計(ji)數進(jin)行(xing)處理和分(fen)析，并在相(xiang)互作用的7,24和48小(xiao)時(shi)取(qu)上清(qing)(qing)液的等分(fen)試樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實驗(yan)(yan)，我(wo)們選擇在相互作用后(hou)從吸附實驗(yan)(yan)中獲(huo)取(qu)活(huo)性(xing)炭土壤菲的樣(yang)品。我(wo)們在吸附實驗(yan)(yan)中提取(qu)了(le)保留在土壤中的菲，劑量(liang)為1μg菲g-1土壤有六個表示。

　　熱化(hua)合物在高重力下改性

　　高重力環(huan)境下活性(xing)(xing)(xing)炭的熱化合(he)物改性(xing)(xing)(xing)。將(jiang)100g以活性(xing)(xing)(xing)炭為(wei)填料層，9000r/min速(su)度(du)(du)操作300分鐘，99%氮氣(qi)通(tong)過入口(kou)。活性(xing)(xing)(xing)炭表(biao)示活性(xing)(xing)(xing)炭-RPB-N。原始活性(xing)(xing)(xing)炭和活性(xing)(xing)(xing)炭-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在(zai)70攝氏度(du)(du)，流速(su)40L·min-1，轉(zhuan)速(su)36.3Hz改性(xing)(xing)(xing)。處理后(hou)，用去離(li)子水沖洗后(hou)，將(jiang)兩個樣品在(zai)110℃的真(zhen)空烘(hong)箱(xiang)中干燥24小時，并分別表(biao)示為(wei)活性(xing)(xing)(xing)炭-RPB-HNO和活性(xing)(xing)(xing)炭-RPB-N-HNO。

　　在高重力物(wu)理(li)(li)改(gai)性(xing)過程中，氮(dan)分布不(bu)再是(shi)從頂部(bu)到底部(bu)的單一流動，而(er)是(shi)通(tong)過各個方向的對(dui)流輸送到活(huo)性(xing)炭。與活(huo)性(xing)炭接觸后(hou)，氮(dan)產(chan)生(sheng)新的微孔(kong)，挖掘(jue)現(xian)有(you)的吸附通(tong)道。因此，它增(zeng)加(jia)了它們(men)的表面積和孔(kong)容量。簡(jian)化原理(li)(li)圖如圖1所示。

　　氮和硝酸改性在正常和高(gao)重力(li)環境中的示意圖(tu)。

　　實驗(yan)研究活性炭吸附性能

　　研究了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)在(zai)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)柱中吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)甲(jia)苯(ben)的(de)能力。活(huo)性(xing)炭(tan)用量(liang)為10g，氣體發生器產生吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)質甲(jia)苯(ben)氣體。活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)能的(de)數據是通過(guo)測(ce)量(liang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)前(qian)后甲(jia)苯(ben)的(de)濃度來獲得的(de)。實驗吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)裝置的(de)流程圖(tu)如圖(tu)2所示。甲(jia)苯(ben)氣體與氮氣混合，然后吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)在(zai)恒溫吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)塔中。通過(guo)在(zai)線(xian)FID檢測(ce)器測(ce)量(liang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)前(qian)后的(de)甲(jia)苯(ben)含(han)量(liang)，并通過(guo)流量(liang)計控制甲(jia)苯(ben)流量(liang)。當脫氣和入口(kou)濃度在(zai)30分鐘內保持一(yi)致時，認(ren)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)平衡已經達(da)到(dao)。通過(guo)廢氣出口(kou)排(pai)出吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)氣體。

　　實驗(yan)吸附流動圖。

　　幾種活性炭對甲(jia)苯的吸附(fu)性能(neng)比較

　　不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上甲苯(ben)的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)透(tou)曲(qu)線和(he)吸附(fu)(fu)等(deng)溫曲(qu)線如圖3所示和(he)4所示。不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)率(lv)從高到低依次為(wei)(wei)：活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。吸附(fu)(fu)率(lv)越大(da)(da)，滲(shen)透(tou)時(shi)間越長，這與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)復雜孔(kong)徑分(fen)布和(he)表(biao)(biao)面官能(neng)(neng)(neng)團的(de)(de)(de)(de)數(shu)量有關。高溫氮氣中活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微孔(kong)體(ti)積增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)(de)內(nei)孔(kong)體(ti)積。在高重(zhong)(zhong)力氮氣環(huan)境(jing)中，不利于(yu)甲苯(ben)吸收(shou)的(de)(de)(de)(de)原始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)內(nei)部(bu)結構(gou)被(bei)重(zhong)(zhong)新(xin)(xin)分(fen)配并分(fen)裂成新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)空間結構(gou)，進一步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)突(tu)破(po)時(shi)間。HNO 在高重(zhong)(zhong)力環(huan)境(jing)下，3處理活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)突(tu)破(po)時(shi)間大(da)(da)于(yu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這是因為(wei)(wei)HNO 在分(fen)散的(de)(de)(de)(de)小液滴(di)中，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)(biao)面和(he)內(nei)部(bu)接觸的(de)(de)(de)(de)可能(neng)(neng)(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進而增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上含氧官能(neng)(neng)(neng)團的(de)(de)(de)(de)負荷，提高了(le)(le)其吸附(fu)(fu)效率(lv)。在重(zhong)(zhong)力作用下，復合(he)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)具有較長的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)透(tou)時(shi)間和(he)較大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)率(lv)，因為(wei)(wei)物理改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)比表(biao)(biao)面積，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)孔(kong)體(ti)積分(fen)布，而化學改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了(le)(le)表(biao)(biao)面氧基團的(de)(de)(de)(de)數(shu)量。反過來，這些特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)(le)吸附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲線(xian)。

　　等(deng)溫(wen)曲線吸附活(huo)性炭。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭在常規和(he)高(gao)重力(li)(li)環(huan)境高(gao)重力(li)(li)環(huan)境下進行了物(wu)理、化學和(he)化合(he)(he)物(wu)改性(xing)(xing)(xing)。研究了甲(jia)(jia)苯在不(bu)同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)。高(gao)重力(li)(li)化合(he)(he)物(wu)改性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭具有*大(da)(da)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)率(lv)和(he)容量(liang)。還發(fa)現，微孔結構在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)甲(jia)(jia)苯的(de)(de)過程中起著主導(dao)作(zuo)用。由于(yu)化合(he)(he)物(wu)的(de)(de)改性(xing)(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)優異吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)(li)增加了有效(xiao)吸(xi)(xi)附(fu)位點的(de)(de)數量(liang)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭-RPB-N-HNO上甲(jia)(jia)苯表(biao)面覆(fu)蓋率(lv)為(wei)51.67%。因此(ci)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭在高(gao)重力(li)(li)下的(de)(de)復合(he)(he)改性(xing)(xing)(xing)可以大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)能。

<