活性炭吸附在幾種土壤(rang)中(zhong)

　　活性炭吸附在(zai)幾種(zhong)土壤中(zhong)，在(zai)土壤污(wu)染(ran)的(de)(de)情況下(xia)，土壤改(gai)良劑(ji)可(ke)用于固定有(you)(you)機污(wu)染(ran)物，同時保持土壤功能，活(huo)性炭是一種(zhong)有(you)(you)前景(jing)的(de)(de)土壤修(xiu)復材(cai)料。在(zai)本期實驗中(zhong)，菲(fei)(fei)烯(Phe)用于污(wu)染(ran)土壤的(de)(de)污(wu)染(ran)物，我們研(yan)究(jiu)了三種(zhong)活(huo)性炭研(yan)究(jiu)了三種(zhong)活(huo)性炭對三種(zhong)不(bu)同基質(zhi)、兩種(zhong)農業表土和純砂(sha)的(de)(de)影響。我們對土壤性質(zhi)的(de)(de)變化(hua)(hua)、菲(fei)(fei)律賓(bin)的(de)(de)吸附-解吸和菲(fei)(fei)律賓(bin)在(zai)所(suo)有(you)(you)治療中(zhong)的(de)(de)礦化(hua)(hua)進行了評(ping)估。

　　石(shi)油(you)碳(tan)氫化合物(wu)污染是土(tu)壤(rang)(rang)和沉積物(wu)中(zhong)*常(chang)見的(de)(de)(de)(de)問題(ti)之(zhi)一(yi)。菲律賓是一(yi)種廣泛存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)三環芳烴，存(cun)在(zai)時間長，難以從環境(jing)中(zhong)去除。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)是控制(zhi)土(tu)壤(rang)(rang)和水生(sheng)系統中(zhong)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)污染物(wu)流動性(xing)(xing)(xing)、可用性(xing)(xing)(xing)和目的(de)(de)(de)(de)地的(de)(de)(de)(de)關鍵過(guo)(guo)程。多環芳烴的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)行為(wei)主要由土(tu)壤(rang)(rang)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)質(zhi)含(han)量調節，土(tu)壤(rang)(rang)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)質(zhi)是一(yi)種通(tong)過(guo)(guo)含(han)碳(tan)產品修復的(de)(de)(de)(de)參數。在(zai)過(guo)(guo)去的(de)(de)(de)(de)幾(ji)十年里，人(ren)們努力探索和生(sheng)產新材(cai)料作為(wei)一(yi)種有(you)(you)(you)(you)效、低成本的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)修復工(gong)具，并(bing)深入(ru)研究了活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是一(yi)種富含(han)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)固體有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)熱(re)分解產物(wu)。熱(re)解有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(木炭(tan)(tan)、生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)、活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan))的(de)(de)(de)(de)行為(wei)明顯不同于土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)所含(han)的(de)(de)(de)(de)無熱(re)原有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)強吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)能可以通(tong)過(guo)(guo)改變土(tu)壤(rang)(rang)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)來調節土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)芳烴的(de)(de)(de)(de)降解過(guo)(guo)程，但也可以通(tong)過(guo)(guo)降低有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)(ji)污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)可用性(xing)(xing)(xing)來調節。

　　土(tu)壤、沙子和活(huo)(huo)(huo)(huo)性炭的來源來自兩個農(nong)田(土(tu)壤1、土(tu)壤2)。沙子用(yong)10%HCl洗(xi)滌40-100μm低鐵砂(sha)粒(li)度，然后用(yong)去離子水沖洗(xi)10次，直到(dao)pH上升并穩定到(dao)5.5。三種來自不(bu)同來源的活(huo)(huo)(huo)(huo)性炭用(yong)于實驗:(1)木質活(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(AC(2)根系活(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(AC和(3)農(nong)作物活(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性炭(tan)(尺寸(cun)<1mm)以1%(w/w)的比率摻入測試的土壤(rang)(rang)和沙(sha)子中，這(zhe)是一個(ge)模擬自然環境(jing)的修復過程(cheng)，考慮到(dao)30 cm的土壤(rang)(rang)深度和約1.6t m-3的土壤(rang)(rang)密度。將混(hun)合物(wu)均化后，將每個(ge)樣品潤(run)濕至60%的保水能力，并在室溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中平衡15天。所有程(cheng)序和實驗(基本表征，批次(ci)相互作用和土壤(rang)(rang)培養(yang))進行(xing)3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)(zai)(zai)玻(bo)璃離心(xin)管和(he)7ml不同濃度的(de)(de)菲烯溶液(ye)中放(fang)入0.7g摻入活性(xing)炭(tan)的(de)(de)干燥土(tu)壤。通(tong)過(guo)在(zai)(zai)(zai)10mm CaCl 2和(he)1.5的(de)(de)背景溶液(ye)中保持乙醇(chun)的(de)(de)比例<0.1%，將試管在(zai)(zai)(zai)頂置(zhi)振蕩器(qi)中以100rpm搖動24小時，然后(hou)將它們以2700g離心(xin)15分(fen)鐘，取(qu)1ml上(shang)清液(ye)的(de)(de)等分(fen)試樣。在(zai)(zai)(zai)β計數器(qi)中通(tong)過(guo)液(ye)體(ti)閃爍計數進行處理和(he)分(fen)析，并在(zai)(zai)(zai)相(xiang)互作用的(de)(de)7,24和(he)48小時取(qu)上(shang)清液(ye)的(de)(de)等分(fen)試樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實驗，我們選擇在相互作用后從吸附實驗中獲取(qu)活性(xing)炭土壤菲的樣(yang)品。我們在吸附實驗中提取(qu)了保(bao)留(liu)在土壤中的菲，劑量為(wei)1μg菲g-1土壤有六個(ge)表示。

　　熱(re)化合物(wu)在高重力下改性

　　高重力環境(jing)下活性(xing)炭的(de)(de)熱化合(he)物改性(xing)。將100g以(yi)活性(xing)炭為(wei)填(tian)料層，9000r/min速(su)度操作(zuo)300分(fen)鐘，99%氮(dan)氣通過入口。活性(xing)炭表示(shi)(shi)活性(xing)炭-RPB-N。原(yuan)始活性(xing)炭和(he)活性(xing)炭-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度，流速(su)40L·min-1，轉速(su)36.3Hz改性(xing)。處理后(hou)，用去離(li)子水沖洗(xi)后(hou)，將兩個樣(yang)品在110℃的(de)(de)真空(kong)烘箱中干(gan)燥24小時，并(bing)分(fen)別表示(shi)(shi)為(wei)活性(xing)炭-RPB-HNO和(he)活性(xing)炭-RPB-N-HNO。

　　在(zai)高重力物理改性(xing)(xing)過程中(zhong)，氮分(fen)布(bu)不再是從頂(ding)部(bu)(bu)到底部(bu)(bu)的單一(yi)流動，而是通(tong)過各個方向的對流輸(shu)送到活性(xing)(xing)炭(tan)。與活性(xing)(xing)炭(tan)接觸后，氮產生(sheng)新的微孔，挖掘現有的吸附通(tong)道。因(yin)此，它增加了(le)它們(men)的表(biao)面積和孔容量。簡化(hua)原理圖如(ru)圖1所示。

　　氮和硝酸改性在正常和高(gao)重力(li)環境(jing)中的(de)示意圖。

　　實驗(yan)研究活性炭吸附性能(neng)

　　研究了活(huo)性(xing)炭在吸附(fu)(fu)(fu)柱(zhu)中吸附(fu)(fu)(fu)甲苯(ben)的(de)能力。活(huo)性(xing)炭用量(liang)為10g，氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)發生器(qi)產生吸附(fu)(fu)(fu)質甲苯(ben)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)。活(huo)性(xing)炭吸附(fu)(fu)(fu)性(xing)能的(de)數據是通(tong)(tong)過(guo)測(ce)量(liang)吸附(fu)(fu)(fu)前后(hou)甲苯(ben)的(de)濃度(du)來獲得的(de)。實驗吸附(fu)(fu)(fu)裝(zhuang)置(zhi)的(de)流(liu)程圖(tu)如圖(tu)2所(suo)示。甲苯(ben)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)與氮氣(qi)(qi)混合，然后(hou)吸附(fu)(fu)(fu)在恒溫吸附(fu)(fu)(fu)塔中。通(tong)(tong)過(guo)在線FID檢(jian)測(ce)器(qi)測(ce)量(liang)吸附(fu)(fu)(fu)前后(hou)的(de)甲苯(ben)含量(liang)，并(bing)通(tong)(tong)過(guo)流(liu)量(liang)計(ji)控(kong)制(zhi)甲苯(ben)流(liu)量(liang)。當(dang)脫氣(qi)(qi)和入(ru)口濃度(du)在30分鐘內保(bao)持(chi)一致時，認為吸附(fu)(fu)(fu)平衡已經達到。通(tong)(tong)過(guo)廢氣(qi)(qi)出口排出吸附(fu)(fu)(fu)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)。

　　實驗(yan)吸附流動圖。

　　幾種活(huo)性(xing)炭對(dui)甲苯的吸附性(xing)能(neng)比(bi)較

　　不同(tong)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)(shang)甲(jia)苯(ben)的(de)(de)穿透(tou)(tou)曲線和(he)吸(xi)附(fu)等(deng)溫(wen)曲線如圖3所示(shi)和(he)4所示(shi)。不同(tong)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)附(fu)率(lv)從高(gao)(gao)到低依次為：活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-N>原始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。吸(xi)附(fu)率(lv)越(yue)大，滲透(tou)(tou)時間(jian)(jian)越(yue)長(chang)，這(zhe)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)復雜孔徑分布和(he)表(biao)面官(guan)能(neng)團的(de)(de)數(shu)量有關。高(gao)(gao)溫(wen)氮氣中活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)微孔體積(ji)(ji)增(zeng)加，增(zeng)加了(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通道(dao)的(de)(de)內孔體積(ji)(ji)。在高(gao)(gao)重(zhong)(zhong)力(li)(li)氮氣環(huan)境中，不利于(yu)甲(jia)苯(ben)吸(xi)收的(de)(de)原始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)內部(bu)結構(gou)被(bei)重(zhong)(zhong)新分配并分裂(lie)成(cheng)新的(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)結構(gou)，進(jin)一步增(zeng)加了(le)(le)突破時間(jian)(jian)。HNO 在高(gao)(gao)重(zhong)(zhong)力(li)(li)環(huan)境下，3處理活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)突破時間(jian)(jian)大于(yu)改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是因為HNO 在分散的(de)(de)小液(ye)滴中，增(zeng)加了(le)(le)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面和(he)內部(bu)接(jie)觸的(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進(jin)而增(zeng)加了(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)(shang)含氧(yang)(yang)官(guan)能(neng)團的(de)(de)負荷，提(ti)高(gao)(gao)了(le)(le)其(qi)吸(xi)附(fu)效率(lv)。在重(zhong)(zhong)力(li)(li)作用(yong)下，復合改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有較長(chang)的(de)(de)穿透(tou)(tou)時間(jian)(jian)和(he)較大的(de)(de)吸(xi)附(fu)率(lv)，因為物(wu)理改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加了(le)(le)比表(biao)面積(ji)(ji)，增(zeng)加了(le)(le)孔體積(ji)(ji)分布，而化學改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加了(le)(le)表(biao)面氧(yang)(yang)基團的(de)(de)數(shu)量。反過(guo)來，這(zhe)些(xie)特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)強了(le)(le)吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲(qu)線。

　　等(deng)溫(wen)曲(qu)線吸(xi)附活性炭。

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在常規和高(gao)重(zhong)力(li)(li)環境(jing)高(gao)重(zhong)力(li)(li)環境(jing)下(xia)進行了(le)(le)物(wu)(wu)理、化(hua)學和化(hua)合(he)物(wu)(wu)改性(xing)(xing)。研究了(le)(le)甲(jia)苯(ben)在不同活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)的吸(xi)(xi)附(fu)。高(gao)重(zhong)力(li)(li)化(hua)合(he)物(wu)(wu)改性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有*大的吸(xi)(xi)附(fu)率和容(rong)量。還發(fa)現(xian)，微孔結構在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)甲(jia)苯(ben)的過程中(zhong)起(qi)著主(zhu)導作用(yong)。由于(yu)化(hua)合(he)物(wu)(wu)的改性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的優異吸(xi)(xi)附(fu)能(neng)(neng)力(li)(li)增加了(le)(le)有效吸(xi)(xi)附(fu)位(wei)點的數量。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO上(shang)甲(jia)苯(ben)表面覆(fu)蓋率為51.67%。因(yin)此，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在高(gao)重(zhong)力(li)(li)下(xia)的復(fu)合(he)改性(xing)(xing)可以大大提高(gao)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。

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