活性炭吸附(fu)在幾種土壤中

　　活性炭吸(xi)(xi)附在(zai)幾(ji)種(zhong)土壤(rang)中(zhong)(zhong)，在(zai)土壤(rang)污染(ran)的(de)情況下，土壤(rang)改良(liang)劑(ji)可用(yong)于固定有(you)機(ji)污染(ran)物(wu)，同時保持(chi)土壤(rang)功能(neng)，活(huo)性(xing)(xing)炭是(shi)一種(zhong)有(you)前景的(de)土壤(rang)修復材料(liao)。在(zai)本期實驗中(zhong)(zhong)，菲(fei)烯(Phe)用(yong)于污染(ran)土壤(rang)的(de)污染(ran)物(wu)，我們研究了(le)三(san)種(zhong)活(huo)性(xing)(xing)炭研究了(le)三(san)種(zhong)活(huo)性(xing)(xing)炭對三(san)種(zhong)不(bu)同基質(zhi)、兩種(zhong)農業(ye)表(biao)土和(he)純砂的(de)影響。我們對土壤(rang)性(xing)(xing)質(zhi)的(de)變化、菲(fei)律(lv)賓的(de)吸(xi)(xi)附-解吸(xi)(xi)和(he)菲(fei)律(lv)賓在(zai)所有(you)治療中(zhong)(zhong)的(de)礦化進行了(le)評估(gu)。

　　石油碳氫化合物(wu)污(wu)染是(shi)(shi)土(tu)壤(rang)(rang)和沉積物(wu)中(zhong)*常見的(de)(de)(de)(de)問題之一(yi)。菲律賓(bin)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)廣泛存在的(de)(de)(de)(de)三環芳(fang)烴，存在時間長，難以從環境(jing)中(zhong)去(qu)除。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸附(fu)是(shi)(shi)控(kong)制(zhi)土(tu)壤(rang)(rang)和水生系統(tong)中(zhong)有(you)機(ji)(ji)(ji)污(wu)染物(wu)流動性(xing)、可用性(xing)和目(mu)的(de)(de)(de)(de)地(di)的(de)(de)(de)(de)關鍵過(guo)程。多環芳(fang)烴的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)行為(wei)主要由土(tu)壤(rang)(rang)有(you)機(ji)(ji)(ji)質含量調節，土(tu)壤(rang)(rang)有(you)機(ji)(ji)(ji)質是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)通(tong)過(guo)含碳產品修復的(de)(de)(de)(de)參數。在過(guo)去(qu)的(de)(de)(de)(de)幾十(shi)年(nian)里，人們努力探索和生產新材料作為(wei)一(yi)種(zhong)有(you)效、低成本的(de)(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)修復工具，并深入研究(jiu)了活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)在土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)富含碳的(de)(de)(de)(de)固體有(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)熱分解(jie)產物(wu)。熱解(jie)有(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)(木炭(tan)、生物(wu)炭(tan)、活(huo)(huo)性(xing)炭(tan))的(de)(de)(de)(de)行為(wei)明顯不同(tong)于土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)所含的(de)(de)(de)(de)無(wu)熱原有(you)機(ji)(ji)(ji)物(wu)。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)強吸附(fu)性(xing)能可以通(tong)過(guo)改(gai)變土(tu)壤(rang)(rang)性(xing)質來調節土(tu)壤(rang)(rang)中(zhong)芳(fang)烴的(de)(de)(de)(de)降解(jie)過(guo)程，但也可以通(tong)過(guo)降低有(you)機(ji)(ji)(ji)污(wu)染物(wu)的(de)(de)(de)(de)可用性(xing)來調節。

　　土壤、沙子和(he)活性炭的(de)來(lai)源來(lai)自(zi)兩個農田(tian)(土壤1、土壤2)。沙子用(yong)10%HCl洗滌40-100μm低(di)鐵砂(sha)粒度，然(ran)后用(yong)去(qu)離子水沖洗10次，直到pH上升并穩定到5.5。三種來(lai)自(zi)不同(tong)來(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(he)(3)農作物(wu)活性炭(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)(jiang)活性(xing)炭(tan)(尺寸(cun)<1mm)以1%(w/w)的(de)(de)(de)比率摻入測試的(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)和(he)(he)沙子中，這是(shi)一個模(mo)擬自(zi)然環(huan)境的(de)(de)(de)修復過程(cheng)，考(kao)慮到30 cm的(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)深度和(he)(he)約1.6t m-3的(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)密(mi)度。將(jiang)(jiang)混合物均化后，將(jiang)(jiang)每個樣品潤濕(shi)至60%的(de)(de)(de)保水能力(li)，并在室溫(20-25℃)下在聚乙(yi)烯袋(dai)中平衡15天(tian)。所有程(cheng)序和(he)(he)實(shi)驗(基本表征，批(pi)次(ci)相互作用和(he)(he)土(tu)壤(rang)培養)進行3-4次(ci)重(zhong)復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)(zai)玻(bo)璃離(li)心管和7ml不同(tong)濃(nong)度的(de)(de)菲烯溶(rong)液中(zhong)放入0.7g摻(chan)入活性炭的(de)(de)干燥土壤。通(tong)過在(zai)(zai)10mm CaCl 2和1.5的(de)(de)背景溶(rong)液中(zhong)保持乙醇的(de)(de)比(bi)例(li)<0.1%，將(jiang)試管在(zai)(zai)頂置振蕩器(qi)中(zhong)以100rpm搖(yao)動24小時(shi)，然后將(jiang)它們(men)以2700g離(li)心15分(fen)鐘，取(qu)1ml上清液的(de)(de)等分(fen)試樣。在(zai)(zai)β計(ji)數器(qi)中(zhong)通(tong)過液體閃爍(shuo)計(ji)數進行(xing)處理和分(fen)析，并在(zai)(zai)相互(hu)作用的(de)(de)7,24和48小時(shi)取(qu)上清液的(de)(de)等分(fen)試樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實驗，我們選(xuan)擇在(zai)相互作用后從吸(xi)附(fu)實驗中獲取活性(xing)炭土壤(rang)菲(fei)的樣品。我們在(zai)吸(xi)附(fu)實驗中提(ti)取了(le)保留在(zai)土壤(rang)中的菲(fei)，劑量為(wei)1μg菲(fei)g-1土壤(rang)有六個表(biao)示。

　　熱化合物在高重力下改性

　　高重力(li)環境下活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的熱化合物改性(xing)(xing)(xing)。將100g以活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)為填料層，9000r/min速度(du)操作300分鐘，99%氮氣(qi)通過入口(kou)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表示活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原始(shi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用(yong)(yong)1mol·L-1HNO 3在70攝氏(shi)度(du)，流速40L·min-1，轉(zhuan)速36.3Hz改性(xing)(xing)(xing)。處(chu)理后(hou)，用(yong)(yong)去離子水沖洗后(hou)，將兩(liang)個樣品在110℃的真空烘箱中干燥24小時，并分別表示為活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和(he)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重力物理(li)改(gai)性(xing)過程中(zhong)，氮(dan)分(fen)布不再是(shi)從頂部到底部的(de)單一流動，而是(shi)通過各個方向的(de)對(dui)流輸送到活(huo)性(xing)炭(tan)。與活(huo)性(xing)炭(tan)接觸后，氮(dan)產(chan)生新的(de)微孔，挖掘(jue)現有的(de)吸附通道。因(yin)此，它增(zeng)加(jia)了它們的(de)表面(mian)積和孔容量。簡化原(yuan)理(li)圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)1所示。

　　氮和(he)硝酸改性(xing)在正常和(he)高重力環境中的示意圖。

　　實驗研究(jiu)活性(xing)炭(tan)吸附(fu)性(xing)能

　　研究了活性(xing)(xing)炭(tan)在吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)柱中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)甲(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)能(neng)力。活性(xing)(xing)炭(tan)用量為(wei)10g，氣體(ti)發生器產(chan)生吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)質甲(jia)苯(ben)(ben)氣體(ti)。活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)數據(ju)是通過測(ce)量吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)前后(hou)甲(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)(de)濃(nong)(nong)度(du)來獲得(de)的(de)(de)(de)。實驗(yan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)裝置(zhi)的(de)(de)(de)流(liu)程圖如圖2所示(shi)。甲(jia)苯(ben)(ben)氣體(ti)與(yu)氮氣混合，然后(hou)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在恒溫(wen)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)塔中(zhong)。通過在線FID檢測(ce)器測(ce)量吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)前后(hou)的(de)(de)(de)甲(jia)苯(ben)(ben)含量，并通過流(liu)量計(ji)控制甲(jia)苯(ben)(ben)流(liu)量。當脫(tuo)氣和入口濃(nong)(nong)度(du)在30分鐘內保(bao)持一致時，認為(wei)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)平衡(heng)已經達到。通過廢氣出口排出吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)氣體(ti)。

　　實驗吸附流(liu)動圖。

　　幾種活性(xing)炭對甲苯的(de)吸附(fu)性(xing)能比較(jiao)

　　不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)甲苯的(de)穿(chuan)透曲(qu)(qu)線和吸附(fu)等溫(wen)曲(qu)(qu)線如(ru)圖3所(suo)示(shi)和4所(suo)示(shi)。不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)吸附(fu)率從高(gao)到低依(yi)次為：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-N>原始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。吸附(fu)率越大，滲(shen)透時(shi)間(jian)越長，這(zhe)(zhe)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)復雜孔(kong)徑分布(bu)和表面官能團(tuan)的(de)數(shu)量(liang)有關(guan)。高(gao)溫(wen)氮氣(qi)(qi)中(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)微孔(kong)體積(ji)增(zeng)加(jia)，增(zeng)加(jia)了活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通道的(de)內孔(kong)體積(ji)。在高(gao)重(zhong)力(li)(li)氮氣(qi)(qi)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)，不利于甲苯吸收的(de)原始活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)內部(bu)(bu)結構(gou)被重(zhong)新分配并分裂成新的(de)空間(jian)結構(gou)，進(jin)一步(bu)增(zeng)加(jia)了突破時(shi)間(jian)。HNO 在高(gao)重(zhong)力(li)(li)環(huan)(huan)境(jing)下(xia)，3處理(li)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)突破時(shi)間(jian)大于改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)浸泡(pao)。這(zhe)(zhe)是因為HNO 在分散的(de)小液滴中(zhong)，增(zeng)加(jia)了與活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面和內部(bu)(bu)接觸的(de)可能性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進(jin)而增(zeng)加(jia)了活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)含氧官能團(tuan)的(de)負荷，提高(gao)了其吸附(fu)效(xiao)率。在重(zhong)力(li)(li)作(zuo)用下(xia)，復合改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有較長的(de)穿(chuan)透時(shi)間(jian)和較大的(de)吸附(fu)率，因為物理(li)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)了比表面積(ji)，增(zeng)加(jia)了孔(kong)體積(ji)分布(bu)，而化學改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)了表面氧基(ji)團(tuan)的(de)數(shu)量(liang)。反過來，這(zhe)(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)強了吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的(de)突破曲線。

　　等溫曲(qu)線吸附活性(xing)炭。

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在常規和(he)高(gao)(gao)重(zhong)力(li)環(huan)境高(gao)(gao)重(zhong)力(li)環(huan)境下進(jin)行了(le)物理、化學和(he)化合物改(gai)(gai)性(xing)(xing)。研究了(le)甲(jia)苯(ben)(ben)在不同活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上的(de)(de)吸(xi)附。高(gao)(gao)重(zhong)力(li)化合物改(gai)(gai)性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有*大的(de)(de)吸(xi)附率(lv)(lv)和(he)容(rong)量(liang)。還發現，微孔結構在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附甲(jia)苯(ben)(ben)的(de)(de)過程中起著(zhu)主導(dao)作用(yong)。由于化合物的(de)(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)優異吸(xi)附能(neng)力(li)增加(jia)了(le)有效吸(xi)附位點的(de)(de)數量(liang)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO上甲(jia)苯(ben)(ben)表面覆蓋率(lv)(lv)為(wei)51.67%。因(yin)此(ci)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在高(gao)(gao)重(zhong)力(li)下的(de)(de)復(fu)合改(gai)(gai)性(xing)(xing)可以(yi)大大提(ti)高(gao)(gao)吸(xi)附性(xing)(xing)能(neng)。

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