活性炭吸附在(zai)幾種土壤中

　　活性炭吸附在(zai)幾種(zhong)土(tu)(tu)(tu)壤中(zhong)，在(zai)土(tu)(tu)(tu)壤污(wu)染的情況下，土(tu)(tu)(tu)壤改良劑可用于固定有機污(wu)染物(wu)，同時保持土(tu)(tu)(tu)壤功能，活(huo)性(xing)(xing)炭是一種(zhong)有前景(jing)的土(tu)(tu)(tu)壤修復材料。在(zai)本(ben)期實驗(yan)中(zhong)，菲烯(Phe)用于污(wu)染土(tu)(tu)(tu)壤的污(wu)染物(wu)，我們研究了(le)三種(zhong)活(huo)性(xing)(xing)炭研究了(le)三種(zhong)活(huo)性(xing)(xing)炭對(dui)三種(zhong)不同基質(zhi)、兩種(zhong)農(nong)業表土(tu)(tu)(tu)和(he)純(chun)砂的影響。我們對(dui)土(tu)(tu)(tu)壤性(xing)(xing)質(zhi)的變(bian)化、菲律賓(bin)的吸附-解(jie)吸和(he)菲律賓(bin)在(zai)所有治療中(zhong)的礦化進行(xing)了(le)評估。

　　石油碳(tan)氫化合(he)物(wu)(wu)(wu)污染是(shi)土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)和(he)沉(chen)積物(wu)(wu)(wu)中*常(chang)見的(de)問題之(zhi)一。菲(fei)律(lv)賓是(shi)一種廣泛存(cun)在的(de)三環芳(fang)烴(jing)，存(cun)在時(shi)間長(chang)，難以從環境中去(qu)除(chu)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸附(fu)是(shi)控制土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)和(he)水生(sheng)(sheng)系統中有(you)(you)機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)(wu)流動性(xing)、可(ke)用性(xing)和(he)目的(de)地(di)的(de)關鍵過(guo)(guo)程。多環芳(fang)烴(jing)的(de)吸附(fu)行(xing)為(wei)主要(yao)由(you)土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)含(han)量調(diao)(diao)節(jie)，土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)是(shi)一種通(tong)(tong)過(guo)(guo)含(han)碳(tan)產品修復的(de)參數。在過(guo)(guo)去(qu)的(de)幾十年里，人(ren)們努力探索和(he)生(sheng)(sheng)產新材料作(zuo)為(wei)一種有(you)(you)效、低(di)成(cheng)本的(de)土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)修復工具，并深入研究了活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)中的(de)應用。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是(shi)一種富(fu)含(han)碳(tan)的(de)固(gu)體有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)熱(re)分解(jie)產物(wu)(wu)(wu)。熱(re)解(jie)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(木炭(tan)(tan)(tan)、生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)、活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan))的(de)行(xing)為(wei)明顯不同(tong)于土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)中所含(han)的(de)無(wu)熱(re)原有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)強吸附(fu)性(xing)能可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)(guo)改(gai)變土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)性(xing)質(zhi)來調(diao)(diao)節(jie)土壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)中芳(fang)烴(jing)的(de)降解(jie)過(guo)(guo)程，但也可(ke)以通(tong)(tong)過(guo)(guo)降低(di)有(you)(you)機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)(wu)的(de)可(ke)用性(xing)來調(diao)(diao)節(jie)。

　　土壤、沙子(zi)和活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的來(lai)(lai)源來(lai)(lai)自兩個農田(土壤1、土壤2)。沙子(zi)用10%HCl洗(xi)滌(di)40-100μm低鐵(tie)砂粒度，然(ran)后(hou)用去離子(zi)水沖(chong)洗(xi)10次，直到(dao)pH上(shang)升并穩定到(dao)5.5。三種(zhong)來(lai)(lai)自不同來(lai)(lai)源的活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭用于(yu)實驗:(1)木質活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(AC(2)根系活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(AC和(3)農作物(wu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)活性炭(tan)(尺寸<1mm)以1%(w/w)的(de)比率(lv)摻入測試的(de)土壤(rang)(rang)和(he)沙子中(zhong)，這是一個模擬自(zi)然環境的(de)修復(fu)(fu)過程(cheng)，考慮到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(jiang)混(hun)合物均化后，將(jiang)每個樣品潤濕至60%的(de)保水能力，并在室溫(20-25℃)下在聚乙(yi)烯袋中(zhong)平(ping)衡15天(tian)。所有程(cheng)序和(he)實驗(yan)(基本表征(zheng)，批(pi)次相互作用和(he)土壤(rang)(rang)培(pei)養)進行(xing)3-4次重復(fu)(fu)。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)(zai)(zai)玻(bo)璃離(li)心管和(he)7ml不(bu)同濃度的菲烯溶液(ye)中(zhong)放入0.7g摻入活性(xing)炭的干燥土壤。通過在(zai)(zai)(zai)10mm CaCl 2和(he)1.5的背景溶液(ye)中(zhong)保(bao)持(chi)乙醇(chun)的比例<0.1%，將(jiang)試(shi)管在(zai)(zai)(zai)頂置振蕩器中(zhong)以(yi)100rpm搖動24小時，然后將(jiang)它們以(yi)2700g離(li)心15分(fen)鐘，取1ml上清(qing)液(ye)的等(deng)分(fen)試(shi)樣。在(zai)(zai)(zai)β計數(shu)器中(zhong)通過液(ye)體(ti)閃(shan)爍計數(shu)進行處理(li)和(he)分(fen)析(xi)，并在(zai)(zai)(zai)相(xiang)互(hu)作用的7,24和(he)48小時取上清(qing)液(ye)的等(deng)分(fen)試(shi)樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于(yu)該實(shi)驗(yan)，我(wo)們選擇在(zai)相互作(zuo)用后從吸附實(shi)驗(yan)中獲取(qu)活性炭土(tu)壤(rang)(rang)菲的樣(yang)品。我(wo)們在(zai)吸附實(shi)驗(yan)中提(ti)取(qu)了保(bao)留(liu)在(zai)土(tu)壤(rang)(rang)中的菲，劑量為1μg菲g-1土(tu)壤(rang)(rang)有六個表示。

　　熱化合物(wu)在高重力下改性

　　高重(zhong)力環境下活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的熱化合物改(gai)性(xing)(xing)(xing)。將(jiang)100g以活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)為填(tian)料(liao)層，9000r/min速(su)(su)度(du)(du)操作300分鐘(zhong)，99%氮氣(qi)通過入口。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表示(shi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原始活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在(zai)70攝氏度(du)(du)，流速(su)(su)40L·min-1，轉(zhuan)速(su)(su)36.3Hz改(gai)性(xing)(xing)(xing)。處理后(hou)，用去離子水沖洗后(hou)，將(jiang)兩個(ge)樣品在(zai)110℃的真空烘箱中干燥24小時(shi)，并分別(bie)表示(shi)為活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和(he)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高(gao)重力物理(li)改性過(guo)程中，氮分布不再是從頂部到底(di)部的(de)(de)單一(yi)流動，而(er)是通過(guo)各個方向的(de)(de)對流輸(shu)送(song)到活(huo)(huo)性炭。與(yu)活(huo)(huo)性炭接觸(chu)后(hou)，氮產生新(xin)的(de)(de)微孔，挖掘現有的(de)(de)吸附(fu)通道。因此(ci)，它增加了它們的(de)(de)表面(mian)積和孔容量。簡化原(yuan)理(li)圖如圖1所示(shi)。

　　氮和硝酸改性在正常和高重力環(huan)境中的示意圖。

　　實(shi)驗研究活性炭吸(xi)附性能(neng)

　　研究了活性(xing)炭在(zai)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)柱中吸(xi)附(fu)(fu)(fu)甲(jia)(jia)苯的(de)能(neng)力。活性(xing)炭用量(liang)為10g，氣體發生器產生吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質甲(jia)(jia)苯氣體。活性(xing)炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)能(neng)的(de)數據(ju)是通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)前后甲(jia)(jia)苯的(de)濃(nong)度來獲得的(de)。實驗吸(xi)附(fu)(fu)(fu)裝(zhuang)置的(de)流(liu)程圖(tu)如(ru)圖(tu)2所示。甲(jia)(jia)苯氣體與氮氣混合，然后吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)恒溫吸(xi)附(fu)(fu)(fu)塔中。通(tong)過(guo)在(zai)線FID檢測(ce)器測(ce)量(liang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)前后的(de)甲(jia)(jia)苯含量(liang)，并通(tong)過(guo)流(liu)量(liang)計控制甲(jia)(jia)苯流(liu)量(liang)。當脫氣和入口(kou)濃(nong)度在(zai)30分鐘內保持一致(zhi)時，認為吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平(ping)衡已(yi)經達到。通(tong)過(guo)廢(fei)氣出(chu)口(kou)排出(chu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)氣體。

　　實驗吸(xi)附流動圖。

　　幾種活性炭對甲苯(ben)的吸附(fu)性能比較

　　不同(tong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上甲苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)穿透曲(qu)線(xian)和吸附(fu)等(deng)溫曲(qu)線(xian)如圖3所(suo)示和4所(suo)示。不同(tong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)從高(gao)到低依次為：活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原(yuan)始活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。吸附(fu)率(lv)越(yue)大，滲(shen)透時間(jian)越(yue)長，這(zhe)與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)復雜孔(kong)(kong)徑(jing)分(fen)(fen)布(bu)和表(biao)面官能(neng)團的(de)(de)(de)數(shu)量有(you)關。高(gao)溫氮氣(qi)中(zhong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)增(zeng)加(jia)(jia)，增(zeng)加(jia)(jia)了(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)內孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)。在(zai)高(gao)重(zhong)力(li)氮氣(qi)環(huan)境中(zhong)，不利于甲苯(ben)(ben)吸收(shou)的(de)(de)(de)原(yuan)始活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)內部(bu)結構(gou)被重(zhong)新(xin)(xin)分(fen)(fen)配并分(fen)(fen)裂成新(xin)(xin)的(de)(de)(de)空(kong)間(jian)結構(gou)，進一步(bu)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)突破時間(jian)。HNO 在(zai)高(gao)重(zhong)力(li)環(huan)境下(xia)，3處理(li)(li)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)突破時間(jian)大于改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是因為HNO 在(zai)分(fen)(fen)散(san)的(de)(de)(de)小(xiao)液滴中(zhong)，增(zeng)加(jia)(jia)了(le)與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面和內部(bu)接觸的(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進而增(zeng)加(jia)(jia)了(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)上含氧官能(neng)團的(de)(de)(de)負(fu)荷，提(ti)高(gao)了(le)其吸附(fu)效率(lv)。在(zai)重(zhong)力(li)作(zuo)用(yong)下(xia)，復合改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)具有(you)較(jiao)長的(de)(de)(de)穿透時間(jian)和較(jiao)大的(de)(de)(de)吸附(fu)率(lv)，因為物(wu)理(li)(li)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)比表(biao)面積(ji)，增(zeng)加(jia)(jia)了(le)孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)分(fen)(fen)布(bu)，而化(hua)學(xue)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)表(biao)面氧基(ji)團的(de)(de)(de)數(shu)量。反過來，這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)強了(le)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活(huo)性炭的突破曲線(xian)。

　　等溫曲線(xian)吸附(fu)活性炭(tan)。

　　活性(xing)(xing)炭在常規和(he)高(gao)重力環(huan)境(jing)高(gao)重力環(huan)境(jing)下進行了(le)物(wu)理、化(hua)學和(he)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)改性(xing)(xing)。研究了(le)甲苯在不同活性(xing)(xing)炭上的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)。高(gao)重力化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭具(ju)有(you)*大的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)率和(he)容量。還發現，微孔結(jie)構在活性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)甲苯的(de)(de)過(guo)程中起著(zhu)主導作用(yong)。由于(yu)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)改性(xing)(xing)，活性(xing)(xing)炭的(de)(de)優異(yi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力增加了(le)有(you)效吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)位點的(de)(de)數量。活性(xing)(xing)炭-RPB-N-HNO上甲苯表面覆蓋率為51.67%。因此，活性(xing)(xing)炭在高(gao)重力下的(de)(de)復(fu)合(he)(he)(he)改性(xing)(xing)可以大大提(ti)高(gao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)(xing)能。

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