活性炭吸(xi)附(fu)在幾種土壤中

　　活性炭吸附在幾種(zhong)(zhong)土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)，在土(tu)壤(rang)(rang)污染(ran)的情況下(xia)，土(tu)壤(rang)(rang)改良劑可用(yong)于固(gu)定有(you)(you)機污染(ran)物，同(tong)時保(bao)持(chi)土(tu)壤(rang)(rang)功能，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是一種(zhong)(zhong)有(you)(you)前景的土(tu)壤(rang)(rang)修(xiu)復材料。在本期(qi)實驗(yan)中(zhong)，菲烯(Phe)用(yong)于污染(ran)土(tu)壤(rang)(rang)的污染(ran)物，我們研究了三(san)種(zhong)(zhong)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)研究了三(san)種(zhong)(zhong)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)三(san)種(zhong)(zhong)不同(tong)基質(zhi)、兩種(zhong)(zhong)農業(ye)表土(tu)和(he)純砂的影響。我們對(dui)土(tu)壤(rang)(rang)性(xing)(xing)質(zhi)的變化、菲律賓的吸附-解吸和(he)菲律賓在所有(you)(you)治(zhi)療中(zhong)的礦(kuang)化進行了評(ping)估。

　　石(shi)油碳(tan)氫化合物(wu)污染(ran)是土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)和(he)(he)沉(chen)積物(wu)中(zhong)*常見的(de)問題之一(yi)(yi)。菲律賓是一(yi)(yi)種廣泛(fan)存在(zai)的(de)三環(huan)(huan)芳烴，存在(zai)時(shi)間長，難以從環(huan)(huan)境中(zhong)去(qu)除。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸附(fu)是控制(zhi)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)和(he)(he)水生(sheng)系統中(zhong)有(you)機(ji)(ji)污染(ran)物(wu)流動性(xing)(xing)(xing)、可(ke)用性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)目的(de)地的(de)關鍵過(guo)程(cheng)。多環(huan)(huan)芳烴的(de)吸附(fu)行為主要由(you)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)有(you)機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)含(han)量調(diao)節，土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)有(you)機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)是一(yi)(yi)種通(tong)(tong)過(guo)含(han)碳(tan)產(chan)品修復的(de)參數。在(zai)過(guo)去(qu)的(de)幾十年里，人們努力(li)探索和(he)(he)生(sheng)產(chan)新材料作為一(yi)(yi)種有(you)效、低成本的(de)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)修復工具，并深入研究(jiu)了活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭在(zai)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)的(de)應(ying)用。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭是一(yi)(yi)種富含(han)碳(tan)的(de)固體(ti)有(you)機(ji)(ji)物(wu)熱(re)(re)分(fen)解產(chan)物(wu)。熱(re)(re)解有(you)機(ji)(ji)物(wu)(木炭、生(sheng)物(wu)炭、活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭)的(de)行為明顯(xian)不(bu)同(tong)于土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)所(suo)含(han)的(de)無熱(re)(re)原有(you)機(ji)(ji)物(wu)。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)強吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)能可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)改變(bian)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)來調(diao)節土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)芳烴的(de)降解過(guo)程(cheng)，但也可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)降低有(you)機(ji)(ji)污染(ran)物(wu)的(de)可(ke)用性(xing)(xing)(xing)來調(diao)節。

　　土壤、沙子(zi)和活性炭的(de)來(lai)(lai)源來(lai)(lai)自兩(liang)個農田(土壤1、土壤2)。沙子(zi)用(yong)10%HCl洗滌40-100μm低鐵砂粒度，然后用(yong)去離子(zi)水沖洗10次，直到pH上升并穩定到5.5。三種(zhong)來(lai)(lai)自不同來(lai)(lai)源的(de)活性炭用(yong)于實驗:(1)木質活性炭(AC(2)根系活性炭(AC和(3)農作(zuo)物活性炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的(de)(de)比(bi)率摻入測試(shi)的(de)(de)土壤和(he)沙子中(zhong)，這(zhe)是一個模擬自然(ran)環境的(de)(de)修復(fu)過(guo)程，考慮到(dao)30 cm的(de)(de)土壤深度和(he)約1.6t m-3的(de)(de)土壤密(mi)度。將混合(he)物(wu)均(jun)化后，將每個樣品潤濕(shi)至60%的(de)(de)保水能力，并(bing)在室溫(20-25℃)下在聚(ju)乙烯袋(dai)中(zhong)平衡15天。所有(you)程序(xu)和(he)實驗(基(ji)本(ben)表征，批(pi)次(ci)相互作用和(he)土壤培養)進行3-4次(ci)重(zhong)復(fu)。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離(li)心(xin)管(guan)和(he)7ml不同濃度的菲烯溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)放入0.7g摻入活性炭的干燥土壤。通過在(zai)10mm CaCl 2和(he)1.5的背景溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)保持乙醇的比例<0.1%，將試管(guan)在(zai)頂置振蕩器(qi)中(zhong)(zhong)以100rpm搖動24小時(shi)，然(ran)后將它(ta)們以2700g離(li)心(xin)15分(fen)鐘(zhong)，取1ml上清(qing)液(ye)(ye)的等分(fen)試樣(yang)。在(zai)β計數器(qi)中(zhong)(zhong)通過液(ye)(ye)體閃爍計數進行處理和(he)分(fen)析，并在(zai)相互作用的7,24和(he)48小時(shi)取上清(qing)液(ye)(ye)的等分(fen)試樣(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對于(yu)該實(shi)驗(yan)，我(wo)們選擇(ze)在(zai)相互(hu)作用后(hou)從吸(xi)附實(shi)驗(yan)中(zhong)獲取活性(xing)炭(tan)土壤菲的(de)樣品(pin)。我(wo)們在(zai)吸(xi)附實(shi)驗(yan)中(zhong)提取了保留在(zai)土壤中(zhong)的(de)菲，劑量為1μg菲g-1土壤有(you)六個表示。

　　熱化合物在高重(zhong)力下改性

　　高重力環境(jing)下(xia)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的熱化合(he)物改性(xing)。將100g以活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)為填料(liao)層(ceng)，9000r/min速度操作300分鐘，99%氮氣(qi)通過入(ru)口。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)表示活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)-RPB-N。原始活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)和活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)-RPB-N用(yong)1mol·L-1HNO 3在70攝(she)氏度，流速40L·min-1，轉速36.3Hz改性(xing)。處理后，用(yong)去離子水沖(chong)洗后，將兩個(ge)樣品在110℃的真(zhen)空烘箱(xiang)中干燥24小時，并分別表示為活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)-RPB-HNO和活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重力物理改性過(guo)程中(zhong)，氮分布不再是從頂部到底(di)部的單一(yi)流動，而是通(tong)過(guo)各個方(fang)向的對流輸送(song)到活(huo)性炭。與活(huo)性炭接觸后，氮產生新的微孔，挖掘現有的吸附(fu)通(tong)道。因此，它增加了它們的表面積(ji)和(he)孔容量。簡化原(yuan)理圖如圖1所(suo)示。

　　氮和硝酸改性在正常(chang)和高重力環境(jing)中的示意(yi)圖。

　　實驗研究活性(xing)炭吸(xi)附性(xing)能

　　研究了活性炭(tan)在(zai)(zai)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)柱(zhu)中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)甲(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)能力。活性炭(tan)用(yong)量(liang)為10g，氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)發生器(qi)產生吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質甲(jia)苯(ben)(ben)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。活性炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性能的(de)(de)數據是通(tong)過測(ce)量(liang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)前(qian)(qian)后甲(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)濃(nong)度來獲得的(de)(de)。實驗吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)裝置的(de)(de)流程圖(tu)如(ru)圖(tu)2所示。甲(jia)苯(ben)(ben)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)與氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)混合，然(ran)后吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)(zai)恒溫吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)塔中(zhong)。通(tong)過在(zai)(zai)線FID檢測(ce)器(qi)測(ce)量(liang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)前(qian)(qian)后的(de)(de)甲(jia)苯(ben)(ben)含(han)量(liang)，并通(tong)過流量(liang)計控(kong)制甲(jia)苯(ben)(ben)流量(liang)。當(dang)脫氣(qi)(qi)(qi)(qi)和入口濃(nong)度在(zai)(zai)30分鐘(zhong)內保持一(yi)致時，認(ren)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡已經達到。通(tong)過廢(fei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)出口排(pai)出吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。

　　實驗吸附流動圖。

　　幾種活(huo)性炭(tan)對甲苯的吸附性能比較

　　不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上(shang)甲苯(ben)的(de)(de)(de)(de)穿透曲線(xian)和(he)吸附(fu)等溫曲線(xian)如(ru)圖3所(suo)(suo)示(shi)和(he)4所(suo)(suo)示(shi)。不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)(lv)從(cong)高(gao)(gao)到低依(yi)次(ci)為：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原(yuan)始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。吸附(fu)率(lv)(lv)越(yue)(yue)大(da)，滲透時(shi)間越(yue)(yue)長，這與(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)復雜(za)孔徑分(fen)布和(he)表(biao)面(mian)(mian)官能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)有(you)關。高(gao)(gao)溫氮(dan)氣中(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微(wei)孔體(ti)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)(de)內孔體(ti)積(ji)(ji)(ji)。在(zai)(zai)高(gao)(gao)重(zhong)力氮(dan)氣環境中(zhong)(zhong)，不利于甲苯(ben)吸收的(de)(de)(de)(de)原(yuan)始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)內部結(jie)構(gou)被重(zhong)新分(fen)配并(bing)分(fen)裂成新的(de)(de)(de)(de)空間結(jie)構(gou)，進(jin)(jin)一步增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)突破(po)(po)時(shi)間。HNO 在(zai)(zai)高(gao)(gao)重(zhong)力環境下(xia)，3處理活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)突破(po)(po)時(shi)間大(da)于改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡(pao)。這是因為HNO 在(zai)(zai)分(fen)散(san)的(de)(de)(de)(de)小液滴中(zhong)(zhong)，增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)與(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)(mian)和(he)內部接觸的(de)(de)(de)(de)可能性(xing)(xing)(xing)(xing)，進(jin)(jin)而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上(shang)含氧官能團(tuan)的(de)(de)(de)(de)負荷(he)，提高(gao)(gao)了(le)其吸附(fu)效率(lv)(lv)。在(zai)(zai)重(zhong)力作用下(xia)，復合(he)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)具有(you)較長的(de)(de)(de)(de)穿透時(shi)間和(he)較大(da)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)(lv)，因為物理改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)比表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)，增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)孔體(ti)積(ji)(ji)(ji)分(fen)布，而(er)化學改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)表(biao)面(mian)(mian)氧基團(tuan)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)。反過來，這些特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的(de)突破曲線。

　　等溫(wen)曲線吸附(fu)活(huo)性炭(tan)。

　　活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在常規(gui)和(he)(he)高(gao)重力(li)(li)環(huan)境高(gao)重力(li)(li)環(huan)境下(xia)進行了物理、化(hua)(hua)學和(he)(he)化(hua)(hua)合(he)物改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。研究了甲苯(ben)(ben)在不(bu)同活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。高(gao)重力(li)(li)化(hua)(hua)合(he)物改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)*大(da)(da)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)和(he)(he)容量。還發(fa)現(xian)，微孔結構在活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)甲苯(ben)(ben)的(de)(de)過程中起(qi)著主導作(zuo)用。由于化(hua)(hua)合(he)物的(de)(de)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)優異吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力(li)(li)增加(jia)了有(you)效(xiao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)位點的(de)(de)數量。活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO上甲苯(ben)(ben)表面(mian)覆蓋率(lv)為(wei)51.67%。因此，活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在高(gao)重力(li)(li)下(xia)的(de)(de)復(fu)合(he)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)可以大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。

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