活性炭吸附(fu)在幾種土壤(rang)中

　　活性炭吸附在幾種(zhong)土(tu)壤(rang)中(zhong)，在土(tu)壤(rang)污(wu)染(ran)的情況下，土(tu)壤(rang)改良劑可用于固定有機(ji)污(wu)染(ran)物，同時(shi)保持土(tu)壤(rang)功能，活(huo)性炭是(shi)一種(zhong)有前景的土(tu)壤(rang)修(xiu)復材料。在本期實驗(yan)中(zhong)，菲(fei)(fei)烯(Phe)用于污(wu)染(ran)土(tu)壤(rang)的污(wu)染(ran)物，我們研究了三(san)種(zhong)活(huo)性炭研究了三(san)種(zhong)活(huo)性炭對(dui)(dui)三(san)種(zhong)不(bu)同基質、兩種(zhong)農業表土(tu)和(he)純砂的影響。我們對(dui)(dui)土(tu)壤(rang)性質的變化、菲(fei)(fei)律賓的吸附-解吸和(he)菲(fei)(fei)律賓在所有治(zhi)療中(zhong)的礦化進行了評(ping)估。

　　石(shi)油碳(tan)氫化(hua)合物(wu)污(wu)染(ran)(ran)是(shi)(shi)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)和(he)沉(chen)積物(wu)中*常見的(de)(de)(de)問(wen)題之一。菲律賓是(shi)(shi)一種(zhong)廣泛存在(zai)(zai)的(de)(de)(de)三環(huan)芳烴，存在(zai)(zai)時(shi)間長，難(nan)以從環(huan)境中去除。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附是(shi)(shi)控制土(tu)壤(rang)(rang)(rang)和(he)水生系統(tong)中有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)流動性(xing)(xing)(xing)、可(ke)用性(xing)(xing)(xing)和(he)目的(de)(de)(de)地(di)的(de)(de)(de)關鍵(jian)過(guo)程。多環(huan)芳烴的(de)(de)(de)吸附行為主要由土(tu)壤(rang)(rang)(rang)有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)含量調節(jie)，土(tu)壤(rang)(rang)(rang)有(you)(you)機(ji)(ji)質(zhi)(zhi)是(shi)(shi)一種(zhong)通(tong)過(guo)含碳(tan)產(chan)品(pin)修復的(de)(de)(de)參數。在(zai)(zai)過(guo)去的(de)(de)(de)幾十年里(li)，人們努力探索(suo)和(he)生產(chan)新材料作為一種(zhong)有(you)(you)效、低成(cheng)本的(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)修復工具，并(bing)深入(ru)研究(jiu)了活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)在(zai)(zai)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中的(de)(de)(de)應用。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是(shi)(shi)一種(zhong)富含碳(tan)的(de)(de)(de)固體有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)熱分解產(chan)物(wu)。熱解有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(木炭(tan)、生物(wu)炭(tan)、活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan))的(de)(de)(de)行為明顯不同于(yu)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中所含的(de)(de)(de)無熱原(yuan)有(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)強吸附性(xing)(xing)(xing)能可(ke)以通(tong)過(guo)改變土(tu)壤(rang)(rang)(rang)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)來調節(jie)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中芳烴的(de)(de)(de)降(jiang)解過(guo)程，但也可(ke)以通(tong)過(guo)降(jiang)低有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)的(de)(de)(de)可(ke)用性(xing)(xing)(xing)來調節(jie)。

　　土壤、沙(sha)子(zi)和活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)來源(yuan)來自兩個農(nong)田(土壤1、土壤2)。沙(sha)子(zi)用10%HCl洗(xi)滌(di)40-100μm低鐵砂(sha)粒度，然后用去離子(zi)水沖洗(xi)10次，直到pH上升并穩定到5.5。三種來自不同(tong)來源(yuan)的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)用于實(shi)驗:(1)木質活性(xing)(xing)炭(tan)(AC(2)根系(xi)活性(xing)(xing)炭(tan)(AC和(3)農(nong)作物活性(xing)(xing)炭(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)(jiang)活性炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的(de)(de)(de)(de)比(bi)率摻(chan)入(ru)測(ce)試的(de)(de)(de)(de)土壤(rang)(rang)和(he)沙子中，這(zhe)是(shi)一個模擬自然(ran)環境的(de)(de)(de)(de)修復(fu)過(guo)程(cheng)，考慮到30 cm的(de)(de)(de)(de)土壤(rang)(rang)深(shen)度和(he)約1.6t m-3的(de)(de)(de)(de)土壤(rang)(rang)密度。將(jiang)(jiang)混合物均化后，將(jiang)(jiang)每個樣品(pin)潤濕(shi)至60%的(de)(de)(de)(de)保水(shui)能力，并(bing)在室溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中平衡(heng)15天。所有(you)程(cheng)序和(he)實驗(yan)(基本表征，批(pi)次(ci)相互作用和(he)土壤(rang)(rang)培養)進(jin)行(xing)3-4次(ci)重復(fu)。

　　菲的吸附實驗

　　在玻璃離(li)心(xin)管和(he)7ml不同濃(nong)度的(de)菲烯溶液中(zhong)放(fang)入0.7g摻入活(huo)性炭的(de)干燥土(tu)壤。通過在10mm CaCl 2和(he)1.5的(de)背景溶液中(zhong)保(bao)持乙醇的(de)比例<0.1%，將試(shi)管在頂置(zhi)振蕩器中(zhong)以(yi)(yi)100rpm搖(yao)動(dong)24小(xiao)時，然后將它們以(yi)(yi)2700g離(li)心(xin)15分(fen)(fen)鐘，取(qu)1ml上清液的(de)等分(fen)(fen)試(shi)樣(yang)。在β計數(shu)器中(zhong)通過液體閃爍計數(shu)進行處理和(he)分(fen)(fen)析，并在相互作(zuo)用的(de)7,24和(he)48小(xiao)時取(qu)上清液的(de)等分(fen)(fen)試(shi)樣(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對于(yu)該實驗，我們(men)選擇在相互作用后從(cong)吸附(fu)實驗中獲取(qu)活性炭土(tu)(tu)壤菲的樣品。我們(men)在吸附(fu)實驗中提取(qu)了保(bao)留(liu)在土(tu)(tu)壤中的菲，劑量為1μg菲g-1土(tu)(tu)壤有六個(ge)表(biao)示(shi)。

　　熱化(hua)合物在(zai)高重力下(xia)改性

　　高重力環境(jing)下活性炭的熱化合物改性。將100g以活性炭為填料層，9000r/min速(su)度(du)操作300分(fen)鐘(zhong)，99%氮氣通(tong)過入(ru)口。活性炭表示活性炭-RPB-N。原始(shi)活性炭和活性炭-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝(she)氏度(du)，流速(su)40L·min-1，轉速(su)36.3Hz改性。處(chu)理后，用去(qu)離子水沖(chong)洗后，將兩個(ge)樣品在110℃的真空烘箱中(zhong)干燥24小時(shi)，并分(fen)別表示為活性炭-RPB-HNO和活性炭-RPB-N-HNO。

　　在高重(zhong)力物理改性過程中(zhong)，氮(dan)分布不(bu)再是從頂(ding)部到底部的單(dan)一流動(dong)，而是通(tong)(tong)過各個方向的對流輸送到活(huo)性炭。與活(huo)性炭接觸后，氮(dan)產生新的微孔(kong)，挖掘現有的吸附(fu)通(tong)(tong)道。因此，它增加了它們的表面積和孔(kong)容量(liang)。簡化原理圖如(ru)圖1所示。

　　氮和(he)(he)硝酸改性在正常和(he)(he)高重(zhong)力環境中的示意圖(tu)。

　　實驗研究活性(xing)炭吸附性(xing)能

　　研究了活(huo)性(xing)炭(tan)在吸(xi)附柱中吸(xi)附甲苯(ben)(ben)的能力。活(huo)性(xing)炭(tan)用(yong)量為10g，氣(qi)(qi)體發生(sheng)器產生(sheng)吸(xi)附質甲苯(ben)(ben)氣(qi)(qi)體。活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附性(xing)能的數據是通過(guo)測量吸(xi)附前后(hou)甲苯(ben)(ben)的濃(nong)度來(lai)獲得的。實驗吸(xi)附裝置的流(liu)程圖(tu)如圖(tu)2所(suo)示。甲苯(ben)(ben)氣(qi)(qi)體與氮(dan)氣(qi)(qi)混(hun)合(he)，然(ran)后(hou)吸(xi)附在恒(heng)溫(wen)吸(xi)附塔中。通過(guo)在線FID檢測器測量吸(xi)附前后(hou)的甲苯(ben)(ben)含量，并通過(guo)流(liu)量計控制甲苯(ben)(ben)流(liu)量。當脫氣(qi)(qi)和(he)入口濃(nong)度在30分(fen)鐘內保持一致時，認為吸(xi)附平衡已經達到。通過(guo)廢氣(qi)(qi)出口排出吸(xi)附氣(qi)(qi)體。

　　實驗吸(xi)附流動圖(tu)。

　　幾種活(huo)性炭對甲(jia)苯的吸附性能比較

　　不(bu)同(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上甲(jia)苯(ben)的(de)(de)(de)穿(chuan)透(tou)曲(qu)線和(he)吸(xi)附(fu)(fu)等溫(wen)曲(qu)線如圖3所示和(he)4所示。不(bu)同(tong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)(lv)(lv)(lv)從高(gao)(gao)到低(di)依次為：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)-N>原(yuan)始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)(lv)(lv)(lv)越大(da)，滲透(tou)時(shi)間越長(chang)(chang)，這與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)復雜孔(kong)徑(jing)分(fen)布(bu)和(he)表(biao)面(mian)官能(neng)(neng)團(tuan)的(de)(de)(de)數量有關。高(gao)(gao)溫(wen)氮氣中(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)微孔(kong)體積(ji)增(zeng)加，增(zeng)加了(le)(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)內(nei)孔(kong)體積(ji)。在(zai)高(gao)(gao)重(zhong)(zhong)(zhong)力(li)氮氣環境中(zhong)，不(bu)利于(yu)甲(jia)苯(ben)吸(xi)收的(de)(de)(de)原(yuan)始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)內(nei)部結(jie)構(gou)被重(zhong)(zhong)(zhong)新(xin)分(fen)配(pei)并分(fen)裂成新(xin)的(de)(de)(de)空(kong)間結(jie)構(gou)，進一(yi)步增(zeng)加了(le)(le)突破時(shi)間。HNO 在(zai)高(gao)(gao)重(zhong)(zhong)(zhong)力(li)環境下，3處理活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)突破時(shi)間大(da)于(yu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)浸泡。這是因(yin)為HNO 在(zai)分(fen)散的(de)(de)(de)小液滴中(zhong)，增(zeng)加了(le)(le)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)表(biao)面(mian)和(he)內(nei)部接觸的(de)(de)(de)可能(neng)(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進而增(zeng)加了(le)(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)上含(han)氧(yang)官能(neng)(neng)團(tuan)的(de)(de)(de)負荷，提高(gao)(gao)了(le)(le)其吸(xi)附(fu)(fu)效率(lv)(lv)(lv)(lv)。在(zai)重(zhong)(zhong)(zhong)力(li)作用下，復合改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)具有較(jiao)長(chang)(chang)的(de)(de)(de)穿(chuan)透(tou)時(shi)間和(he)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)(lv)(lv)(lv)，因(yin)為物理改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加了(le)(le)比表(biao)面(mian)積(ji)，增(zeng)加了(le)(le)孔(kong)體積(ji)分(fen)布(bu)，而化學(xue)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加了(le)(le)表(biao)面(mian)氧(yang)基團(tuan)的(de)(de)(de)數量。反過來，這些特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)強了(le)(le)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲線。

　　等溫曲線(xian)吸附活性炭。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)在常規(gui)和高重力(li)環(huan)(huan)境高重力(li)環(huan)(huan)境下(xia)進行了(le)物理(li)、化學和化合物改(gai)性(xing)(xing)(xing)。研究了(le)甲(jia)苯(ben)在不(bu)同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)的吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)。高重力(li)化合物改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具(ju)有*大的吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)率和容量。還(huan)發現，微孔結構在活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)甲(jia)苯(ben)的過程中起著主導作(zuo)用。由于化合物的改(gai)性(xing)(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的優異(yi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)能力(li)增加了(le)有效吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)位點的數量。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO上(shang)甲(jia)苯(ben)表面覆蓋率為51.67%。因(yin)此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)在高重力(li)下(xia)的復合改(gai)性(xing)(xing)(xing)可以(yi)大大提高吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)能。

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