活性(xing)炭吸附在(zai)幾種土壤中

　　活性炭吸附在(zai)幾種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)土壤(rang)中(zhong)，在(zai)土壤(rang)污染(ran)的(de)情況(kuang)下，土壤(rang)改良劑可用于固(gu)定有(you)機(ji)污染(ran)物(wu)，同(tong)時保持土壤(rang)功能，活性(xing)(xing)炭(tan)是一種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)有(you)前景的(de)土壤(rang)修復材料。在(zai)本(ben)期實(shi)驗中(zhong)，菲(fei)烯(Phe)用于污染(ran)土壤(rang)的(de)污染(ran)物(wu)，我(wo)們(men)研究了(le)(le)三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)研究了(le)(le)三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)對三(san)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)不同(tong)基質、兩種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)農(nong)業(ye)表土和(he)(he)純砂的(de)影響。我(wo)們(men)對土壤(rang)性(xing)(xing)質的(de)變化、菲(fei)律賓的(de)吸附-解吸和(he)(he)菲(fei)律賓在(zai)所有(you)治療中(zhong)的(de)礦化進行了(le)(le)評估。

　　石油碳氫化合物(wu)污染是(shi)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)和(he)(he)沉積物(wu)中(zhong)(zhong)*常見的(de)(de)問題之一(yi)(yi)。菲(fei)律(lv)賓是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)廣泛存在(zai)的(de)(de)三環(huan)芳烴，存在(zai)時間長，難以(yi)(yi)從環(huan)境中(zhong)(zhong)去(qu)除(chu)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)是(shi)控制土(tu)(tu)(tu)壤(rang)和(he)(he)水生系統中(zhong)(zhong)有(you)機(ji)污染物(wu)流動(dong)性(xing)(xing)、可用(yong)性(xing)(xing)和(he)(he)目(mu)的(de)(de)地的(de)(de)關鍵過(guo)程。多(duo)環(huan)芳烴的(de)(de)吸(xi)附(fu)行為(wei)主要由土(tu)(tu)(tu)壤(rang)有(you)機(ji)質含(han)量調節(jie)，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)有(you)機(ji)質是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)通(tong)過(guo)含(han)碳產品修(xiu)復(fu)的(de)(de)參數(shu)。在(zai)過(guo)去(qu)的(de)(de)幾(ji)十(shi)年里，人們(men)努力探索和(he)(he)生產新材(cai)料作(zuo)為(wei)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)有(you)效、低(di)成本的(de)(de)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)修(xiu)復(fu)工具，并(bing)深入研究(jiu)了活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)應用(yong)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)富含(han)碳的(de)(de)固(gu)體有(you)機(ji)物(wu)熱分解產物(wu)。熱解有(you)機(ji)物(wu)(木炭(tan)(tan)、生物(wu)炭(tan)(tan)、活性(xing)(xing)炭(tan)(tan))的(de)(de)行為(wei)明顯不同于(yu)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)所含(han)的(de)(de)無熱原有(you)機(ji)物(wu)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)強吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)能可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)改變土(tu)(tu)(tu)壤(rang)性(xing)(xing)質來調節(jie)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)(zhong)芳烴的(de)(de)降解過(guo)程，但也可以(yi)(yi)通(tong)過(guo)降低(di)有(you)機(ji)污染物(wu)的(de)(de)可用(yong)性(xing)(xing)來調節(jie)。

　　土(tu)壤(rang)(rang)、沙子(zi)和活性(xing)(xing)炭(tan)的來源來自(zi)兩個農(nong)田(土(tu)壤(rang)(rang)1、土(tu)壤(rang)(rang)2)。沙子(zi)用10%HCl洗滌40-100μm低鐵砂(sha)粒度(du)，然后用去離(li)子(zi)水沖洗10次，直到(dao)(dao)pH上升并穩定到(dao)(dao)5.5。三種來自(zi)不(bu)同來源的活性(xing)(xing)炭(tan)用于(yu)實驗:(1)木質活性(xing)(xing)炭(tan)(AC(2)根系活性(xing)(xing)炭(tan)(AC和(3)農(nong)作物活性(xing)(xing)炭(tan)(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)土壤(rang)(rang)和(he)沙(sha)子中，這是一個(ge)模擬(ni)自然環境的(de)修復過程(cheng)，考慮到(dao)30 cm的(de)土壤(rang)(rang)深度和(he)約1.6t m-3的(de)土壤(rang)(rang)密度。將混(hun)合物(wu)均(jun)化后，將每(mei)個(ge)樣(yang)品潤濕至60%的(de)保(bao)水能力，并在(zai)室溫(20-25℃)下在(zai)聚乙烯袋中平(ping)衡15天。所有程(cheng)序和(he)實驗(基本表(biao)征，批次(ci)相互作用和(he)土壤(rang)(rang)培養)進行3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在玻璃離心管(guan)和(he)7ml不(bu)同濃度(du)的菲烯溶液(ye)中放入(ru)0.7g摻入(ru)活(huo)性炭的干燥土壤。通過在10mm CaCl 2和(he)1.5的背景溶液(ye)中保持乙醇的比例<0.1%，將(jiang)試(shi)管(guan)在頂置振(zhen)蕩器中以100rpm搖動24小(xiao)時，然后(hou)將(jiang)它們以2700g離心15分(fen)鐘，取(qu)(qu)1ml上(shang)清液(ye)的等(deng)分(fen)試(shi)樣。在β計數器中通過液(ye)體閃爍計數進行(xing)處理和(he)分(fen)析，并在相互作用的7,24和(he)48小(xiao)時取(qu)(qu)上(shang)清液(ye)的等(deng)分(fen)試(shi)樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實(shi)驗(yan)，我們(men)選擇在(zai)相互(hu)作用(yong)后從吸附實(shi)驗(yan)中獲取(qu)活性(xing)炭土(tu)壤(rang)菲的樣品。我們(men)在(zai)吸附實(shi)驗(yan)中提取(qu)了保留在(zai)土(tu)壤(rang)中的菲，劑(ji)量為1μg菲g-1土(tu)壤(rang)有六(liu)個表示。

　　熱化合物在高重力下改性

　　高重力環境下活性(xing)炭(tan)(tan)的熱(re)化(hua)合物改(gai)性(xing)。將(jiang)100g以活性(xing)炭(tan)(tan)為填料層，9000r/min速度(du)操作300分鐘，99%氮氣通過(guo)入口(kou)。活性(xing)炭(tan)(tan)表示活性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原始活性(xing)炭(tan)(tan)和(he)活性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度(du)，流速40L·min-1，轉速36.3Hz改(gai)性(xing)。處理后，用去離子水沖洗后，將(jiang)兩個樣品在110℃的真空烘箱中(zhong)干燥(zao)24小時(shi)，并(bing)分別表示為活性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和(he)活性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重力(li)物理改(gai)性過程(cheng)中(zhong)，氮分布不再(zai)是(shi)從頂部(bu)到(dao)底部(bu)的(de)(de)單一流(liu)動，而是(shi)通過各個方向(xiang)的(de)(de)對流(liu)輸送到(dao)活性炭。與(yu)活性炭接觸后(hou)，氮產生新的(de)(de)微孔，挖掘現有的(de)(de)吸附通道(dao)。因(yin)此，它增加了它們的(de)(de)表面(mian)積和孔容量。簡(jian)化原理圖如圖1所(suo)示。

　　氮(dan)和(he)硝酸改(gai)性在(zai)正常和(he)高重力環境中的(de)示意圖。

　　實(shi)驗研究活性炭吸(xi)附性能

　　研究了活性(xing)炭在吸(xi)(xi)附(fu)柱(zhu)中吸(xi)(xi)附(fu)甲(jia)苯(ben)(ben)的能力。活性(xing)炭用量為10g，氣體(ti)發生器產生吸(xi)(xi)附(fu)質甲(jia)苯(ben)(ben)氣體(ti)。活性(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)能的數據是通(tong)過測(ce)量吸(xi)(xi)附(fu)前(qian)后(hou)甲(jia)苯(ben)(ben)的濃度(du)來獲得(de)的。實驗(yan)吸(xi)(xi)附(fu)裝置的流(liu)程圖如(ru)圖2所示。甲(jia)苯(ben)(ben)氣體(ti)與(yu)氮氣混合，然后(hou)吸(xi)(xi)附(fu)在恒溫吸(xi)(xi)附(fu)塔中。通(tong)過在線FID檢測(ce)器測(ce)量吸(xi)(xi)附(fu)前(qian)后(hou)的甲(jia)苯(ben)(ben)含量，并通(tong)過流(liu)量計控制甲(jia)苯(ben)(ben)流(liu)量。當脫氣和入口濃度(du)在30分鐘內保持一(yi)致時，認為吸(xi)(xi)附(fu)平衡已經達到。通(tong)過廢氣出口排出吸(xi)(xi)附(fu)氣體(ti)。

　　實(shi)驗吸(xi)附(fu)流動圖。

　　幾種活性炭對甲(jia)苯的吸附性能(neng)比較(jiao)

　　不(bu)(bu)同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上甲(jia)苯(ben)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿透曲(qu)線和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)等(deng)溫(wen)曲(qu)線如圖(tu)3所示(shi)和(he)4所示(shi)。不(bu)(bu)同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)從高(gao)到低(di)依次為(wei)：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原始(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)越(yue)大，滲透時間(jian)(jian)越(yue)長(chang)，這與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)復雜孔(kong)徑分(fen)布(bu)(bu)和(he)表(biao)面官(guan)能團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量有(you)關。高(gao)溫(wen)氮(dan)氣中活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微孔(kong)體積(ji)增(zeng)加(jia)，增(zeng)加(jia)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)孔(kong)體積(ji)。在(zai)(zai)高(gao)重力(li)氮(dan)氣環(huan)境中，不(bu)(bu)利(li)于甲(jia)苯(ben)吸(xi)(xi)(xi)收的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原始(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)部結構(gou)被重新分(fen)配并分(fen)裂成新的(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間(jian)(jian)結構(gou)，進(jin)一步增(zeng)加(jia)了(le)突破(po)(po)時間(jian)(jian)。HNO 在(zai)(zai)高(gao)重力(li)環(huan)境下，3處理(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)突破(po)(po)時間(jian)(jian)大于改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這是因為(wei)HNO 在(zai)(zai)分(fen)散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小液滴中，增(zeng)加(jia)了(le)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面和(he)內(nei)(nei)(nei)部接觸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可能性(xing)(xing)(xing)，進(jin)而增(zeng)加(jia)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上含氧官(guan)能團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)負荷，提高(gao)了(le)其吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)效(xiao)率(lv)。在(zai)(zai)重力(li)作用下，復合改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)具(ju)有(you)較長(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿透時間(jian)(jian)和(he)較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)，因為(wei)物(wu)理(li)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)了(le)比表(biao)面積(ji)，增(zeng)加(jia)了(le)孔(kong)體積(ji)分(fen)布(bu)(bu)，而化學改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)了(le)表(biao)面氧基團的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數量。反(fan)過來，這些(xie)特性(xing)(xing)(xing)增(zeng)強了(le)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲線。

　　等(deng)溫曲線(xian)吸(xi)附活性炭。

　　活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭在常規和(he)高(gao)重力(li)(li)環境(jing)高(gao)重力(li)(li)環境(jing)下(xia)進(jin)行了物(wu)理(li)、化學和(he)化合物(wu)改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)。研究了甲(jia)(jia)苯(ben)在不同活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭上的(de)(de)吸附(fu)。高(gao)重力(li)(li)化合物(wu)改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭具(ju)有(you)*大的(de)(de)吸附(fu)率(lv)和(he)容量。還發(fa)現(xian)，微孔結構在活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭吸附(fu)甲(jia)(jia)苯(ben)的(de)(de)過程(cheng)中起(qi)著主導作用。由(you)于化合物(wu)的(de)(de)改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)優異吸附(fu)能力(li)(li)增加了有(you)效吸附(fu)位點的(de)(de)數量。活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭-RPB-N-HNO上甲(jia)(jia)苯(ben)表面覆(fu)蓋率(lv)為51.67%。因(yin)此，活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭在高(gao)重力(li)(li)下(xia)的(de)(de)復合改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)可以大大提高(gao)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。

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