活(huo)性炭吸附(fu)在幾種土(tu)壤中

　　活性炭吸附(fu)在幾(ji)種(zhong)土(tu)(tu)壤(rang)中，在土(tu)(tu)壤(rang)污染(ran)(ran)(ran)的(de)(de)情況下，土(tu)(tu)壤(rang)改良劑可用(yong)于(yu)固定有(you)機污染(ran)(ran)(ran)物，同(tong)時保持(chi)土(tu)(tu)壤(rang)功能，活性(xing)炭是一種(zhong)有(you)前(qian)景的(de)(de)土(tu)(tu)壤(rang)修復材料。在本期(qi)實驗中，菲烯(Phe)用(yong)于(yu)污染(ran)(ran)(ran)土(tu)(tu)壤(rang)的(de)(de)污染(ran)(ran)(ran)物，我(wo)們研(yan)究了三(san)(san)種(zhong)活性(xing)炭研(yan)究了三(san)(san)種(zhong)活性(xing)炭對(dui)三(san)(san)種(zhong)不同(tong)基質、兩種(zhong)農業(ye)表土(tu)(tu)和純砂(sha)的(de)(de)影響。我(wo)們對(dui)土(tu)(tu)壤(rang)性(xing)質的(de)(de)變化、菲律賓(bin)的(de)(de)吸附(fu)-解吸和菲律賓(bin)在所有(you)治療中的(de)(de)礦化進行了評估。

　　石油碳(tan)(tan)氫化合物污(wu)染是土(tu)壤(rang)和沉積物中*常見(jian)的(de)(de)問題之一(yi)(yi)。菲律賓是一(yi)(yi)種(zhong)廣泛存在(zai)的(de)(de)三環(huan)芳烴(jing)(jing)，存在(zai)時(shi)間長，難以(yi)從(cong)環(huan)境中去除。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附是控(kong)制(zhi)土(tu)壤(rang)和水生(sheng)系統中有(you)機(ji)(ji)(ji)污(wu)染物流(liu)動性(xing)(xing)(xing)、可(ke)用(yong)性(xing)(xing)(xing)和目的(de)(de)地的(de)(de)關鍵過(guo)(guo)程(cheng)。多環(huan)芳烴(jing)(jing)的(de)(de)吸(xi)附行為(wei)主要由土(tu)壤(rang)有(you)機(ji)(ji)(ji)質含量(liang)調(diao)(diao)節(jie)，土(tu)壤(rang)有(you)機(ji)(ji)(ji)質是一(yi)(yi)種(zhong)通(tong)過(guo)(guo)含碳(tan)(tan)產(chan)品修復的(de)(de)參(can)數。在(zai)過(guo)(guo)去的(de)(de)幾十年里，人們努力探(tan)索和生(sheng)產(chan)新材料作為(wei)一(yi)(yi)種(zhong)有(you)效、低(di)成本(ben)的(de)(de)土(tu)壤(rang)修復工(gong)具，并深入研究了活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭在(zai)土(tu)壤(rang)中的(de)(de)應用(yong)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭是一(yi)(yi)種(zhong)富含碳(tan)(tan)的(de)(de)固體(ti)有(you)機(ji)(ji)(ji)物熱分解(jie)產(chan)物。熱解(jie)有(you)機(ji)(ji)(ji)物(木炭、生(sheng)物炭、活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭)的(de)(de)行為(wei)明(ming)顯不同(tong)于土(tu)壤(rang)中所(suo)含的(de)(de)無熱原有(you)機(ji)(ji)(ji)物。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)強吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)能(neng)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)(guo)改變土(tu)壤(rang)性(xing)(xing)(xing)質來調(diao)(diao)節(jie)土(tu)壤(rang)中芳烴(jing)(jing)的(de)(de)降解(jie)過(guo)(guo)程(cheng)，但也可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)(guo)降低(di)有(you)機(ji)(ji)(ji)污(wu)染物的(de)(de)可(ke)用(yong)性(xing)(xing)(xing)來調(diao)(diao)節(jie)。

　　土(tu)壤、沙(sha)(sha)子(zi)(zi)和(he)活性(xing)炭(tan)(tan)的來源來自兩個農田(土(tu)壤1、土(tu)壤2)。沙(sha)(sha)子(zi)(zi)用10%HCl洗(xi)滌40-100μm低鐵砂粒(li)度，然后用去(qu)離子(zi)(zi)水沖洗(xi)10次，直(zhi)到pH上升(sheng)并穩(wen)定到5.5。三種來自不同來源的活性(xing)炭(tan)(tan)用于實(shi)驗(yan):(1)木質活性(xing)炭(tan)(tan)(AC(2)根系活性(xing)炭(tan)(tan)(AC和(he)(3)農作(zuo)物活性(xing)炭(tan)(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性炭(尺寸(cun)<1mm)以(yi)1%(w/w)的(de)比率摻入測試的(de)土(tu)壤和(he)(he)沙(sha)子中，這是一個(ge)模擬自然(ran)環境的(de)修復過程，考慮到30 cm的(de)土(tu)壤深度和(he)(he)約(yue)1.6t m-3的(de)土(tu)壤密度。將混合物均化后，將每個(ge)樣品潤濕至(zhi)60%的(de)保水(shui)能力，并在室溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中平衡15天。所有(you)程序和(he)(he)實驗(yan)(基本表(biao)征，批(pi)次(ci)相互作用(yong)和(he)(he)土(tu)壤培養(yang))進行3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離心管(guan)和7ml不同濃度的(de)菲(fei)烯溶液(ye)中放入0.7g摻入活性炭的(de)干燥土壤。通過在(zai)10mm CaCl 2和1.5的(de)背(bei)景溶液(ye)中保持乙醇的(de)比例<0.1%，將試(shi)(shi)管(guan)在(zai)頂置振(zhen)蕩器(qi)中以100rpm搖動24小時，然后(hou)將它(ta)們以2700g離心15分(fen)鐘，取1ml上(shang)清液(ye)的(de)等分(fen)試(shi)(shi)樣(yang)。在(zai)β計數(shu)器(qi)中通過液(ye)體(ti)閃爍計數(shu)進行處(chu)理和分(fen)析，并在(zai)相互(hu)作用的(de)7,24和48小時取上(shang)清液(ye)的(de)等分(fen)試(shi)(shi)樣(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實驗(yan)，我們選擇在(zai)相(xiang)互作用后從吸附實驗(yan)中獲取活性炭(tan)土(tu)(tu)壤菲的樣品。我們在(zai)吸附實驗(yan)中提取了保留在(zai)土(tu)(tu)壤中的菲，劑量為1μg菲g-1土(tu)(tu)壤有六個(ge)表示。

　　熱化合(he)物在高重力(li)下改性

　　高重(zhong)力環境(jing)下活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)熱化合物改(gai)性(xing)(xing)。將100g以活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)為填料(liao)層(ceng)，9000r/min速度操作(zuo)300分鐘，99%氮(dan)氣通過入(ru)口。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表示(shi)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原始活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用(yong)1mol·L-1HNO 3在70攝氏度，流速40L·min-1，轉(zhuan)速36.3Hz改(gai)性(xing)(xing)。處理后，用(yong)去(qu)離子水沖洗后，將兩個(ge)樣品在110℃的(de)(de)真(zhen)空烘箱(xiang)中干燥24小時，并分別表示(shi)為活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高(gao)重力物理改性過程中(zhong)，氮(dan)(dan)分布不再是從頂部到(dao)底(di)部的單一(yi)流動，而(er)是通過各個(ge)方向的對流輸送到(dao)活性炭。與活性炭接觸后，氮(dan)(dan)產生新(xin)的微孔，挖掘現有的吸附通道。因此(ci)，它(ta)增加了它(ta)們的表面(mian)積和(he)孔容量。簡化原理圖如(ru)圖1所(suo)示(shi)。

　　氮和硝酸改性在正常和高重力環(huan)境中的示意(yi)圖。

　　實驗研究活性炭吸附性能

　　研究了(le)活(huo)性(xing)(xing)炭在吸(xi)(xi)(xi)附(fu)柱中吸(xi)(xi)(xi)附(fu)甲(jia)(jia)苯(ben)的(de)能力。活(huo)性(xing)(xing)炭用量(liang)(liang)為10g，氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)發生器產生吸(xi)(xi)(xi)附(fu)質(zhi)甲(jia)(jia)苯(ben)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能的(de)數據是(shi)通(tong)(tong)(tong)過測量(liang)(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)前后甲(jia)(jia)苯(ben)的(de)濃度來獲得的(de)。實驗(yan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)裝置的(de)流程圖如(ru)圖2所示。甲(jia)(jia)苯(ben)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)與氮氣(qi)(qi)(qi)混合，然后吸(xi)(xi)(xi)附(fu)在恒(heng)溫吸(xi)(xi)(xi)附(fu)塔中。通(tong)(tong)(tong)過在線FID檢測器測量(liang)(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)前后的(de)甲(jia)(jia)苯(ben)含量(liang)(liang)，并通(tong)(tong)(tong)過流量(liang)(liang)計(ji)控制甲(jia)(jia)苯(ben)流量(liang)(liang)。當脫氣(qi)(qi)(qi)和入口(kou)濃度在30分鐘(zhong)內保持一(yi)致時，認為吸(xi)(xi)(xi)附(fu)平衡(heng)已經(jing)達到。通(tong)(tong)(tong)過廢氣(qi)(qi)(qi)出口(kou)排出吸(xi)(xi)(xi)附(fu)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。

　　實(shi)驗(yan)吸附流動圖(tu)。

　　幾種活性炭對甲(jia)苯的吸附性能比較

　　不(bu)同(tong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)甲(jia)苯的(de)(de)(de)穿透曲(qu)線和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)等(deng)溫曲(qu)線如圖3所示和(he)4所示。不(bu)同(tong)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)率(lv)(lv)從(cong)高到低(di)依次為(wei)：活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-HNO>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-N>原(yuan)始活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)率(lv)(lv)越大(da)，滲透時間(jian)(jian)越長，這(zhe)與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)復雜孔徑分(fen)布(bu)和(he)表(biao)面官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)(de)(de)數量有(you)關。高溫氮(dan)氣(qi)中活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)微孔體積增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)內孔體積。在(zai)(zai)(zai)高重力氮(dan)氣(qi)環境(jing)中，不(bu)利于(yu)甲(jia)苯吸(xi)(xi)(xi)收的(de)(de)(de)原(yuan)始活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)內部結構(gou)被重新(xin)分(fen)配并分(fen)裂成(cheng)新(xin)的(de)(de)(de)空間(jian)(jian)結構(gou)，進(jin)一步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)突(tu)破(po)時間(jian)(jian)。HNO 在(zai)(zai)(zai)高重力環境(jing)下，3處理活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)突(tu)破(po)時間(jian)(jian)大(da)于(yu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是(shi)因為(wei)HNO 在(zai)(zai)(zai)分(fen)散的(de)(de)(de)小液滴中，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面和(he)內部接觸的(de)(de)(de)可(ke)能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)，進(jin)而增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)含氧(yang)官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)(de)(de)負(fu)荷，提高了(le)(le)(le)其吸(xi)(xi)(xi)附(fu)效率(lv)(lv)。在(zai)(zai)(zai)重力作用下，復合(he)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)較長的(de)(de)(de)穿透時間(jian)(jian)和(he)較大(da)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)率(lv)(lv)，因為(wei)物理改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)比表(biao)面積，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)孔體積分(fen)布(bu)，而化學改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了(le)(le)(le)表(biao)面氧(yang)基團(tuan)的(de)(de)(de)數量。反過來，這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)強了(le)(le)(le)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲線。

　　等(deng)溫曲(qu)線吸附活性炭。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)在(zai)常規和(he)高(gao)重力(li)環境高(gao)重力(li)環境下進行了物(wu)理、化(hua)(hua)學和(he)化(hua)(hua)合(he)物(wu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)。研究了甲苯在(zai)不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)上的(de)吸附(fu)。高(gao)重力(li)化(hua)(hua)合(he)物(wu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)具有(you)*大(da)(da)的(de)吸附(fu)率(lv)和(he)容量。還發現，微孔結構在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)甲苯的(de)過程中(zhong)起著主導作用。由于化(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)優異(yi)吸附(fu)能力(li)增加(jia)了有(you)效吸附(fu)位點(dian)的(de)數量。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO上甲苯表面覆蓋率(lv)為51.67%。因此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)在(zai)高(gao)重力(li)下的(de)復(fu)合(he)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)可以大(da)(da)大(da)(da)提高(gao)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)能。

<