活性(xing)炭吸(xi)附在幾種土壤中(zhong)

　　活性炭吸(xi)(xi)附(fu)在(zai)(zai)幾種(zhong)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)中，在(zai)(zai)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)污染的情況下，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)改良劑可用于固定有機污染物(wu)，同(tong)時保持土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)功能，活(huo)性炭是一種(zhong)有前景(jing)的土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)修復材料。在(zai)(zai)本期(qi)實驗中，菲烯(Phe)用于污染土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)的污染物(wu)，我們(men)研究(jiu)了三(san)(san)種(zhong)活(huo)性炭研究(jiu)了三(san)(san)種(zhong)活(huo)性炭對(dui)三(san)(san)種(zhong)不同(tong)基(ji)質、兩種(zhong)農業表(biao)土(tu)(tu)(tu)和(he)純砂的影(ying)響。我們(men)對(dui)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)性質的變化、菲律賓的吸(xi)(xi)附(fu)-解吸(xi)(xi)和(he)菲律賓在(zai)(zai)所有治療(liao)中的礦化進(jin)行(xing)了評(ping)估(gu)。

　　石油(you)碳(tan)氫(qing)化合物(wu)(wu)(wu)(wu)污(wu)(wu)染是(shi)土壤(rang)和(he)沉積物(wu)(wu)(wu)(wu)中*常見的(de)(de)(de)(de)問題之一。菲律(lv)賓是(shi)一種(zhong)廣泛存在(zai)的(de)(de)(de)(de)三環(huan)芳烴，存在(zai)時(shi)間長，難以從環(huan)境中去除。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)是(shi)控制土壤(rang)和(he)水生(sheng)系統中有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)流動性(xing)(xing)(xing)(xing)、可(ke)用(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)目的(de)(de)(de)(de)地(di)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵過(guo)(guo)(guo)程。多環(huan)芳烴的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)行為主要(yao)由土壤(rang)有(you)(you)機(ji)質含量調(diao)節，土壤(rang)有(you)(you)機(ji)質是(shi)一種(zhong)通(tong)過(guo)(guo)(guo)含碳(tan)產品修(xiu)復的(de)(de)(de)(de)參數(shu)。在(zai)過(guo)(guo)(guo)去的(de)(de)(de)(de)幾(ji)十年(nian)里，人們努力探(tan)索和(he)生(sheng)產新材料(liao)作為一種(zhong)有(you)(you)效、低成本的(de)(de)(de)(de)土壤(rang)修(xiu)復工具(ju)，并(bing)深入(ru)研究了(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)在(zai)土壤(rang)中的(de)(de)(de)(de)應用(yong)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)是(shi)一種(zhong)富含碳(tan)的(de)(de)(de)(de)固體有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)熱(re)分解產物(wu)(wu)(wu)(wu)。熱(re)解有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(木炭(tan)(tan)(tan)、生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)、活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan))的(de)(de)(de)(de)行為明顯不同于土壤(rang)中所含的(de)(de)(de)(de)無熱(re)原有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)強吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)能可(ke)以通(tong)過(guo)(guo)(guo)改變(bian)土壤(rang)性(xing)(xing)(xing)(xing)質來(lai)調(diao)節土壤(rang)中芳烴的(de)(de)(de)(de)降(jiang)解過(guo)(guo)(guo)程，但(dan)也可(ke)以通(tong)過(guo)(guo)(guo)降(jiang)低有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)用(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)來(lai)調(diao)節。

　　土壤(rang)、沙(sha)(sha)子(zi)和活性炭的(de)來源來自(zi)兩個農田(土壤(rang)1、土壤(rang)2)。沙(sha)(sha)子(zi)用10%HCl洗滌40-100μm低鐵砂粒度，然后用去(qu)離子(zi)水沖洗10次，直到pH上(shang)升并穩定到5.5。三種(zhong)來自(zi)不同來源的(de)活性炭用于實驗:(1)木質活性炭(AC(2)根系活性炭(AC和(3)農作物(wu)活性炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性(xing)炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的比率摻(chan)入測(ce)試的土(tu)壤和沙(sha)子中，這是一(yi)個模擬(ni)自然環境的修(xiu)復過程，考慮到30 cm的土(tu)壤深度(du)和約1.6t m-3的土(tu)壤密度(du)。將混合(he)物均化后，將每個樣品潤濕至60%的保水能力，并在室溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中平(ping)衡(heng)15天。所有程序(xu)和實驗(基本表征，批次(ci)相互作(zuo)用和土(tu)壤培養)進行3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在玻璃離(li)心(xin)管和(he)7ml不同濃度的(de)菲(fei)烯(xi)溶(rong)液(ye)中(zhong)放(fang)入0.7g摻入活性炭的(de)干燥土(tu)壤。通(tong)過在10mm CaCl 2和(he)1.5的(de)背(bei)景溶(rong)液(ye)中(zhong)保持乙醇(chun)的(de)比(bi)例<0.1%，將(jiang)試管在頂置振蕩器(qi)中(zhong)以(yi)100rpm搖動(dong)24小時(shi)，然(ran)后將(jiang)它們以(yi)2700g離(li)心(xin)15分(fen)(fen)鐘(zhong)，取1ml上清液(ye)的(de)等分(fen)(fen)試樣(yang)(yang)。在β計(ji)數器(qi)中(zhong)通(tong)過液(ye)體閃爍(shuo)計(ji)數進行處理和(he)分(fen)(fen)析，并在相互作用的(de)7,24和(he)48小時(shi)取上清液(ye)的(de)等分(fen)(fen)試樣(yang)(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對(dui)于該實(shi)驗(yan)，我們(men)選擇在(zai)相互作用后從吸(xi)附(fu)實(shi)驗(yan)中獲取活性炭土壤菲(fei)的(de)樣品。我們(men)在(zai)吸(xi)附(fu)實(shi)驗(yan)中提取了保留在(zai)土壤中的(de)菲(fei)，劑量為1μg菲(fei)g-1土壤有六個表示。

　　熱化(hua)合物(wu)在(zai)高重力下改(gai)性

　　高重力環境(jing)下活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的熱(re)化合物改性(xing)(xing)。將100g以活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)為(wei)填料層，9000r/min速(su)度(du)(du)操作300分鐘，99%氮氣(qi)通過入口。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表示活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原始活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度(du)(du)，流速(su)40L·min-1，轉(zhuan)速(su)36.3Hz改性(xing)(xing)。處理后，用去(qu)離子水沖洗(xi)后，將兩(liang)個(ge)樣品在110℃的真空烘箱中干燥24小時，并分別(bie)表示為(wei)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在(zai)高(gao)重力物理改性(xing)(xing)過(guo)(guo)程(cheng)中，氮(dan)分布不再是從(cong)頂部到底部的(de)(de)(de)單一流動，而是通過(guo)(guo)各個(ge)方(fang)向的(de)(de)(de)對(dui)流輸送(song)到活性(xing)(xing)炭(tan)。與活性(xing)(xing)炭(tan)接觸后，氮(dan)產生新的(de)(de)(de)微孔(kong)，挖掘現(xian)有(you)的(de)(de)(de)吸附通道。因此(ci)，它(ta)增加了它(ta)們的(de)(de)(de)表面積和(he)孔(kong)容量。簡(jian)化原理圖如圖1所示。

　　氮(dan)和(he)硝(xiao)酸改(gai)性在正常(chang)和(he)高重(zhong)力(li)環(huan)境中的示意圖。

　　實驗研(yan)究活性炭(tan)吸附(fu)性能

　　研究了活性炭在吸(xi)(xi)附(fu)(fu)柱中吸(xi)(xi)附(fu)(fu)甲(jia)苯的(de)能(neng)力。活性炭用(yong)量(liang)為10g，氣(qi)體(ti)發生器產生吸(xi)(xi)附(fu)(fu)質甲(jia)苯氣(qi)體(ti)。活性炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性能(neng)的(de)數據是通過測量(liang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)前后(hou)甲(jia)苯的(de)濃(nong)度(du)來(lai)獲(huo)得(de)的(de)。實驗吸(xi)(xi)附(fu)(fu)裝置的(de)流程(cheng)圖如圖2所示(shi)。甲(jia)苯氣(qi)體(ti)與氮氣(qi)混合，然后(hou)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)在恒溫吸(xi)(xi)附(fu)(fu)塔中。通過在線FID檢測器測量(liang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)前后(hou)的(de)甲(jia)苯含(han)量(liang)，并(bing)通過流量(liang)計控制甲(jia)苯流量(liang)。當脫(tuo)氣(qi)和(he)入口(kou)(kou)濃(nong)度(du)在30分鐘(zhong)內保持一致時，認(ren)為吸(xi)(xi)附(fu)(fu)平衡已(yi)經(jing)達(da)到。通過廢氣(qi)出口(kou)(kou)排出吸(xi)(xi)附(fu)(fu)氣(qi)體(ti)。

　　實驗(yan)吸附流動圖。

　　幾種活(huo)性(xing)炭對甲苯的吸附性(xing)能比較

　　不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上甲苯的(de)(de)(de)穿透曲線和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)等溫曲線如圖3所示(shi)和(he)4所示(shi)。不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)從(cong)高(gao)到低依次為：活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-N>原(yuan)始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)越(yue)大，滲透時(shi)(shi)間(jian)越(yue)長(chang)，這(zhe)(zhe)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)復雜孔(kong)徑(jing)分(fen)布和(he)表面(mian)官(guan)能(neng)團的(de)(de)(de)數(shu)(shu)量有(you)(you)關(guan)。高(gao)溫氮(dan)氣中活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)微孔(kong)體積增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)內孔(kong)體積。在(zai)高(gao)重力氮(dan)氣環境中，不利于甲苯吸(xi)(xi)收(shou)的(de)(de)(de)原(yuan)始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)內部結構被重新分(fen)配(pei)并分(fen)裂成新的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)結構，進一步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)突(tu)破時(shi)(shi)間(jian)。HNO 在(zai)高(gao)重力環境下，3處理(li)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)突(tu)破時(shi)(shi)間(jian)大于改性(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)(zhe)是因(yin)為HNO 在(zai)分(fen)散的(de)(de)(de)小液滴中，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面(mian)和(he)內部接觸(chu)的(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)，進而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上含氧官(guan)能(neng)團的(de)(de)(de)負荷，提高(gao)了(le)(le)(le)其(qi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)效率(lv)。在(zai)重力作(zuo)用下，復合改性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有(you)(you)較(jiao)長(chang)的(de)(de)(de)穿透時(shi)(shi)間(jian)和(he)較(jiao)大的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)，因(yin)為物理(li)改性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)比(bi)表面(mian)積，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)孔(kong)體積分(fen)布，而(er)化(hua)學(xue)改性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)表面(mian)氧基團的(de)(de)(de)數(shu)(shu)量。反過來，這(zhe)(zhe)些(xie)特性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)(le)(le)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性(xing)炭的突(tu)破曲(qu)線。

　　等溫曲線吸附活性炭(tan)。

　　活(huo)性炭(tan)在常規(gui)和(he)高(gao)重力環(huan)境高(gao)重力環(huan)境下(xia)進行(xing)了(le)物理、化學和(he)化合(he)物改(gai)性。研(yan)究了(le)甲苯(ben)在不同活(huo)性炭(tan)上的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。高(gao)重力化合(he)物改(gai)性活(huo)性炭(tan)具(ju)有(you)*大的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)(lv)和(he)容(rong)量。還發現，微孔結構在活(huo)性炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)甲苯(ben)的(de)過(guo)程中起(qi)著主導作(zuo)用。由于化合(he)物的(de)改(gai)性，活(huo)性炭(tan)的(de)優異吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力增(zeng)加了(le)有(you)效吸(xi)(xi)附(fu)(fu)位點的(de)數(shu)量。活(huo)性炭(tan)-RPB-N-HNO上甲苯(ben)表(biao)面覆蓋率(lv)(lv)為51.67%。因此，活(huo)性炭(tan)在高(gao)重力下(xia)的(de)復合(he)改(gai)性可以大大提(ti)高(gao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性能。

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