活性炭吸附在幾種(zhong)土壤中(zhong)

　　活性炭吸附在(zai)(zai)幾種(zhong)(zhong)土(tu)壤(rang)中，在(zai)(zai)土(tu)壤(rang)污(wu)染(ran)(ran)的(de)(de)情況下，土(tu)壤(rang)改良劑(ji)可用于(yu)固定有機污(wu)染(ran)(ran)物，同時保持土(tu)壤(rang)功能，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)是一種(zhong)(zhong)有前景(jing)的(de)(de)土(tu)壤(rang)修復材料。在(zai)(zai)本期實驗中，菲(fei)烯(Phe)用于(yu)污(wu)染(ran)(ran)土(tu)壤(rang)的(de)(de)污(wu)染(ran)(ran)物，我們研(yan)究了(le)三(san)(san)種(zhong)(zhong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)研(yan)究了(le)三(san)(san)種(zhong)(zhong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)對三(san)(san)種(zhong)(zhong)不同基質、兩種(zhong)(zhong)農(nong)業(ye)表(biao)土(tu)和(he)純砂的(de)(de)影響(xiang)。我們對土(tu)壤(rang)性(xing)質的(de)(de)變(bian)化、菲(fei)律賓的(de)(de)吸附-解(jie)吸和(he)菲(fei)律賓在(zai)(zai)所有治療中的(de)(de)礦(kuang)化進行(xing)了(le)評估。

　　石油碳氫(qing)化合(he)物(wu)(wu)污染是土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)和沉(chen)積物(wu)(wu)中(zhong)*常(chang)見的(de)(de)(de)(de)問題之一(yi)(yi)。菲律賓(bin)是一(yi)(yi)種(zhong)廣泛(fan)存在(zai)的(de)(de)(de)(de)三(san)環芳(fang)(fang)烴(jing)，存在(zai)時間(jian)長(chang)，難以從(cong)環境中(zhong)去除(chu)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸附(fu)是控制土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)和水(shui)生(sheng)系統中(zhong)有(you)機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)流動性(xing)(xing)(xing)、可(ke)用(yong)性(xing)(xing)(xing)和目的(de)(de)(de)(de)地(di)的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵過(guo)(guo)程。多環芳(fang)(fang)烴(jing)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)行(xing)為主(zhu)要由(you)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)有(you)機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)含量調(diao)節，土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)有(you)機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)是一(yi)(yi)種(zhong)通過(guo)(guo)含碳產品修復的(de)(de)(de)(de)參數。在(zai)過(guo)(guo)去的(de)(de)(de)(de)幾(ji)十年里，人們努力探索(suo)和生(sheng)產新材料作為一(yi)(yi)種(zhong)有(you)效、低成本的(de)(de)(de)(de)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)修復工(gong)具，并深入(ru)研(yan)究了活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭在(zai)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭是一(yi)(yi)種(zhong)富含碳的(de)(de)(de)(de)固體(ti)有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)熱分解產物(wu)(wu)。熱解有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(木炭、生(sheng)物(wu)(wu)炭、活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭)的(de)(de)(de)(de)行(xing)為明顯不同于(yu)土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)所(suo)含的(de)(de)(de)(de)無熱原有(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)(de)強(qiang)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)能可(ke)以通過(guo)(guo)改(gai)變土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)來調(diao)節土(tu)(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)芳(fang)(fang)烴(jing)的(de)(de)(de)(de)降解過(guo)(guo)程，但(dan)也(ye)可(ke)以通過(guo)(guo)降低有(you)機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)可(ke)用(yong)性(xing)(xing)(xing)來調(diao)節。

　　土(tu)壤、沙(sha)子(zi)(zi)和(he)活(huo)性(xing)(xing)炭的來(lai)源來(lai)自(zi)兩個(ge)農田(土(tu)壤1、土(tu)壤2)。沙(sha)子(zi)(zi)用10%HCl洗滌(di)40-100μm低鐵砂粒度，然后用去離子(zi)(zi)水沖洗10次(ci)，直(zhi)到pH上(shang)升并穩定到5.5。三種來(lai)自(zi)不同來(lai)源的活(huo)性(xing)(xing)炭用于(yu)實(shi)驗:(1)木質(zhi)活(huo)性(xing)(xing)炭(AC(2)根系活(huo)性(xing)(xing)炭(AC和(he)(3)農作物活(huo)性(xing)(xing)炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活(huo)性炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的(de)比率摻入測試的(de)土壤(rang)和(he)沙子中，這(zhe)是一(yi)個(ge)模(mo)擬自然環境的(de)修復(fu)(fu)過程，考(kao)慮到30 cm的(de)土壤(rang)深度(du)和(he)約1.6t m-3的(de)土壤(rang)密度(du)。將混(hun)合物均化后，將每個(ge)樣品潤濕(shi)至60%的(de)保(bao)水能力(li)，并在(zai)室溫(wen)(20-25℃)下(xia)在(zai)聚乙烯袋中平衡(heng)15天。所有程序和(he)實驗(基本表征，批次相(xiang)互作(zuo)用和(he)土壤(rang)培養)進行3-4次重(zhong)復(fu)(fu)。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)(zai)玻(bo)璃(li)離心管和7ml不同(tong)濃度的(de)(de)菲烯溶液中(zhong)放入0.7g摻入活性炭的(de)(de)干燥土壤。通過(guo)在(zai)(zai)10mm CaCl 2和1.5的(de)(de)背景(jing)溶液中(zhong)保持乙醇(chun)的(de)(de)比例(li)<0.1%，將試管在(zai)(zai)頂置振蕩器中(zhong)以100rpm搖動24小時，然后將它們以2700g離心15分(fen)(fen)鐘(zhong)，取(qu)(qu)1ml上清液的(de)(de)等分(fen)(fen)試樣(yang)。在(zai)(zai)β計數器中(zhong)通過(guo)液體閃爍計數進(jin)行處理和分(fen)(fen)析，并在(zai)(zai)相(xiang)互作用的(de)(de)7,24和48小時取(qu)(qu)上清液的(de)(de)等分(fen)(fen)試樣(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對(dui)于該(gai)實驗，我(wo)們選擇在(zai)相互作用后從吸附(fu)實驗中獲(huo)取(qu)活性炭土壤(rang)菲(fei)的(de)樣品(pin)。我(wo)們在(zai)吸附(fu)實驗中提取(qu)了保留在(zai)土壤(rang)中的(de)菲(fei)，劑量為1μg菲(fei)g-1土壤(rang)有六個表示。

　　熱(re)化合物在高重力下改性(xing)

　　高(gao)重(zhong)力環境下活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的熱化合物改(gai)性(xing)。將(jiang)100g以活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)為填(tian)料層，9000r/min速度操作300分鐘(zhong)，99%氮氣通過入(ru)口。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表示活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原始活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)和(he)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝(she)氏度，流速40L·min-1，轉速36.3Hz改(gai)性(xing)。處理(li)后，用去離子水(shui)沖洗后，將(jiang)兩個樣(yang)品在110℃的真(zhen)空烘(hong)箱(xiang)中干(gan)燥24小(xiao)時，并分別表示為活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和(he)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高(gao)重力物(wu)理改(gai)性(xing)(xing)過(guo)程中，氮分布不(bu)再是(shi)(shi)從頂(ding)部到底(di)部的(de)單一流(liu)動，而(er)是(shi)(shi)通(tong)過(guo)各個方向(xiang)的(de)對流(liu)輸送到活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。與活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭接觸后，氮產(chan)生新的(de)微孔(kong)，挖掘(jue)現有(you)的(de)吸附通(tong)道(dao)。因此(ci)，它增加了它們(men)的(de)表面積和孔(kong)容(rong)量。簡化(hua)原理圖如圖1所示。

　　氮和(he)硝酸改性在(zai)正(zheng)常(chang)和(he)高重力環境中的示意圖(tu)。

　　實驗研(yan)究活性炭吸附性能

　　研究了活(huo)性(xing)炭在吸(xi)(xi)附(fu)(fu)柱中(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)甲(jia)苯(ben)的(de)能力。活(huo)性(xing)炭用量(liang)(liang)(liang)為10g，氣(qi)(qi)體(ti)發生(sheng)器(qi)產生(sheng)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)質甲(jia)苯(ben)氣(qi)(qi)體(ti)。活(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)能的(de)數據是通(tong)過(guo)(guo)測(ce)量(liang)(liang)(liang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)前后甲(jia)苯(ben)的(de)濃度來獲得的(de)。實驗吸(xi)(xi)附(fu)(fu)裝(zhuang)置的(de)流(liu)程(cheng)圖(tu)如圖(tu)2所示(shi)。甲(jia)苯(ben)氣(qi)(qi)體(ti)與氮氣(qi)(qi)混合，然后吸(xi)(xi)附(fu)(fu)在恒溫吸(xi)(xi)附(fu)(fu)塔中(zhong)。通(tong)過(guo)(guo)在線FID檢測(ce)器(qi)測(ce)量(liang)(liang)(liang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)前后的(de)甲(jia)苯(ben)含量(liang)(liang)(liang)，并通(tong)過(guo)(guo)流(liu)量(liang)(liang)(liang)計控制甲(jia)苯(ben)流(liu)量(liang)(liang)(liang)。當脫氣(qi)(qi)和(he)入(ru)口(kou)濃度在30分(fen)鐘(zhong)內保持一致(zhi)時，認為吸(xi)(xi)附(fu)(fu)平衡已(yi)經達到。通(tong)過(guo)(guo)廢氣(qi)(qi)出口(kou)排出吸(xi)(xi)附(fu)(fu)氣(qi)(qi)體(ti)。

　　實驗吸附(fu)流動圖(tu)。

　　幾種活性炭(tan)對甲苯(ben)的吸附性能比較(jiao)

　　不同活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上甲苯的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)透曲線(xian)和(he)吸(xi)附(fu)(fu)等溫曲線(xian)如圖(tu)3所(suo)示(shi)和(he)4所(suo)示(shi)。不同活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)從高到低依次為(wei)：活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-N>原始活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)越大，滲(shen)透時間越長(chang)，這(zhe)與活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)復(fu)雜孔(kong)(kong)徑分布和(he)表(biao)面(mian)官能團的(de)(de)(de)(de)數量(liang)有(you)關。高溫氮(dan)氣(qi)中(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)體積增(zeng)加(jia)(jia)，增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)通(tong)道的(de)(de)(de)(de)內(nei)孔(kong)(kong)體積。在高重(zhong)(zhong)力氮(dan)氣(qi)環(huan)(huan)境中(zhong)，不利(li)于(yu)甲苯吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)原始活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)內(nei)部結構被重(zhong)(zhong)新分配并(bing)分裂成新的(de)(de)(de)(de)空間結構，進一步增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)突破時間。HNO 在高重(zhong)(zhong)力環(huan)(huan)境下(xia)，3處理(li)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)突破時間大于(yu)改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)浸泡(pao)。這(zhe)是因為(wei)HNO 在分散的(de)(de)(de)(de)小液滴中(zhong)，增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)與活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)和(he)內(nei)部接觸的(de)(de)(de)(de)可能性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進而(er)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上含氧官能團的(de)(de)(de)(de)負荷，提高了(le)(le)其(qi)吸(xi)附(fu)(fu)效率(lv)。在重(zhong)(zhong)力作用下(xia)，復(fu)合改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)較(jiao)長(chang)的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)透時間和(he)較(jiao)大的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)，因為(wei)物(wu)理(li)改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)比(bi)表(biao)面(mian)積，增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)孔(kong)(kong)體積分布，而(er)化學改性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)表(biao)面(mian)氧基(ji)團的(de)(de)(de)(de)數量(liang)。反過來，這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)強(qiang)了(le)(le)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性(xing)炭(tan)的突破曲(qu)線。

　　等溫曲線(xian)吸(xi)附活性炭。

　　活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭在(zai)常規和高(gao)(gao)重(zhong)力(li)環境高(gao)(gao)重(zhong)力(li)環境下(xia)進(jin)行(xing)了(le)物理、化學(xue)和化合物改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。研究了(le)甲苯(ben)在(zai)不同活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭上的(de)(de)吸(xi)附。高(gao)(gao)重(zhong)力(li)化合物改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭具有*大的(de)(de)吸(xi)附率和容量。還發現，微孔(kong)結構在(zai)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附甲苯(ben)的(de)(de)過(guo)程中起著主導作用。由于(yu)化合物的(de)(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)優異吸(xi)附能力(li)增加了(le)有效(xiao)吸(xi)附位點的(de)(de)數量。活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭-RPB-N-HNO上甲苯(ben)表(biao)面(mian)覆(fu)蓋(gai)率為51.67%。因此，活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭在(zai)高(gao)(gao)重(zhong)力(li)下(xia)的(de)(de)復合改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)可以大大提高(gao)(gao)吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能。

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