活性炭吸附在幾(ji)種土(tu)壤(rang)中

　　活性炭吸(xi)(xi)附(fu)在(zai)幾種(zhong)土(tu)(tu)壤(rang)中，在(zai)土(tu)(tu)壤(rang)污(wu)染(ran)(ran)的(de)情況(kuang)下，土(tu)(tu)壤(rang)改良(liang)劑可用于固定有(you)機污(wu)染(ran)(ran)物(wu)，同(tong)時保(bao)持土(tu)(tu)壤(rang)功能，活(huo)性(xing)炭(tan)是一種(zhong)有(you)前景的(de)土(tu)(tu)壤(rang)修復材(cai)料。在(zai)本期實驗中，菲烯(Phe)用于污(wu)染(ran)(ran)土(tu)(tu)壤(rang)的(de)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)，我們研(yan)究了(le)三(san)種(zhong)活(huo)性(xing)炭(tan)研(yan)究了(le)三(san)種(zhong)活(huo)性(xing)炭(tan)對三(san)種(zhong)不(bu)同(tong)基質、兩種(zhong)農(nong)業表土(tu)(tu)和(he)純砂的(de)影響。我們對土(tu)(tu)壤(rang)性(xing)質的(de)變化、菲律賓的(de)吸(xi)(xi)附(fu)-解吸(xi)(xi)和(he)菲律賓在(zai)所有(you)治療中的(de)礦化進行了(le)評(ping)估。

　　石油碳氫化合物(wu)污(wu)(wu)染是(shi)(shi)(shi)(shi)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)和沉(chen)積物(wu)中(zhong)*常見(jian)的(de)問(wen)題之一(yi)。菲(fei)律賓是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)種廣(guang)泛存(cun)在的(de)三環芳烴，存(cun)在時間長，難以(yi)從環境(jing)中(zhong)去除。活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附是(shi)(shi)(shi)(shi)控制土(tu)(tu)(tu)壤(rang)和水生系統中(zhong)有機(ji)(ji)污(wu)(wu)染物(wu)流(liu)動性(xing)、可用性(xing)和目的(de)地(di)的(de)關鍵過(guo)程。多(duo)環芳烴的(de)吸(xi)(xi)附行為(wei)主要由土(tu)(tu)(tu)壤(rang)有機(ji)(ji)質含(han)量調節，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)有機(ji)(ji)質是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)種通過(guo)含(han)碳產品修(xiu)復的(de)參數。在過(guo)去的(de)幾(ji)十年里，人們努力探索(suo)和生產新材料作為(wei)一(yi)種有效、低(di)成本(ben)的(de)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)修(xiu)復工具，并深入研(yan)究了活(huo)性(xing)炭(tan)在土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)應用。活(huo)性(xing)炭(tan)是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)種富含(han)碳的(de)固體有機(ji)(ji)物(wu)熱(re)(re)(re)分(fen)解產物(wu)。熱(re)(re)(re)解有機(ji)(ji)物(wu)(木炭(tan)、生物(wu)炭(tan)、活(huo)性(xing)炭(tan))的(de)行為(wei)明顯不(bu)同于土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)所含(han)的(de)無熱(re)(re)(re)原有機(ji)(ji)物(wu)。活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)強吸(xi)(xi)附性(xing)能可以(yi)通過(guo)改變土(tu)(tu)(tu)壤(rang)性(xing)質來調節土(tu)(tu)(tu)壤(rang)中(zhong)芳烴的(de)降(jiang)解過(guo)程，但也可以(yi)通過(guo)降(jiang)低(di)有機(ji)(ji)污(wu)(wu)染物(wu)的(de)可用性(xing)來調節。

　　土壤、沙子和活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)來(lai)源來(lai)自兩個農田(土壤1、土壤2)。沙子用(yong)(yong)10%HCl洗滌40-100μm低鐵砂粒度，然后用(yong)(yong)去離子水沖洗10次，直(zhi)到(dao)pH上升并穩定到(dao)5.5。三(san)種來(lai)自不同來(lai)源的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)用(yong)(yong)于實驗:(1)木(mu)質活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(AC(2)根系(xi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(AC和(3)農作物活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)活性炭(尺(chi)寸(cun)<1mm)以1%(w/w)的(de)比率摻入(ru)測試的(de)土壤和沙子中，這是一(yi)個模擬自然(ran)環境的(de)修復過程(cheng)，考慮到30 cm的(de)土壤深度(du)和約(yue)1.6t m-3的(de)土壤密度(du)。將(jiang)混合物均(jun)化(hua)后，將(jiang)每個樣(yang)品潤(run)濕至60%的(de)保水能力，并在室溫(wen)(20-25℃)下在聚乙烯袋中平(ping)衡15天(tian)。所(suo)有(you)程(cheng)序(xu)和實(shi)驗(yan)(基本表(biao)征，批次(ci)相互作用和土壤培(pei)養)進行3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離(li)心(xin)管和(he)(he)(he)7ml不同濃度(du)的菲烯溶(rong)液(ye)中(zhong)放入(ru)0.7g摻(chan)入(ru)活性(xing)炭的干燥(zao)土(tu)壤。通(tong)過(guo)在(zai)10mm CaCl 2和(he)(he)(he)1.5的背景溶(rong)液(ye)中(zhong)保(bao)持乙醇(chun)的比例<0.1%，將(jiang)試(shi)管在(zai)頂(ding)置(zhi)振(zhen)蕩器中(zhong)以100rpm搖動24小時，然后將(jiang)它(ta)們(men)以2700g離(li)心(xin)15分鐘，取1ml上(shang)清液(ye)的等分試(shi)樣(yang)。在(zai)β計(ji)數(shu)器中(zhong)通(tong)過(guo)液(ye)體(ti)閃爍計(ji)數(shu)進(jin)行處理和(he)(he)(he)分析，并在(zai)相互作用的7,24和(he)(he)(he)48小時取上(shang)清液(ye)的等分試(shi)樣(yang)。

　　菲的解吸實驗

　　對(dui)于(yu)該實驗，我(wo)們選擇(ze)在(zai)相互作用后從吸(xi)附實驗中(zhong)獲(huo)取活性炭土(tu)壤菲(fei)的樣品。我(wo)們在(zai)吸(xi)附實驗中(zhong)提取了保留在(zai)土(tu)壤中(zhong)的菲(fei)，劑量為1μg菲(fei)g-1土(tu)壤有六個表示(shi)。

　　熱化合(he)物在高重力(li)下改性

　　高(gao)重(zhong)力環(huan)境(jing)下(xia)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的熱化合(he)物改性(xing)(xing)(xing)(xing)。將(jiang)100g以活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)為(wei)(wei)填料層(ceng)，9000r/min速度(du)操(cao)作300分鐘(zhong)，99%氮氣通(tong)過(guo)入口。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)示活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N。原(yuan)始(shi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度(du)，流速40L·min-1，轉速36.3Hz改性(xing)(xing)(xing)(xing)。處(chu)理后(hou)，用去(qu)離子(zi)水沖(chong)洗(xi)后(hou)，將(jiang)兩個樣(yang)品在110℃的真空烘箱中(zhong)干燥(zao)24小(xiao)時，并分別表(biao)示為(wei)(wei)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO和(he)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重力物理改性過程(cheng)中(zhong)，氮分(fen)布不再是從頂(ding)部(bu)到底部(bu)的單一流動，而是通過各個方向的對流輸送到活性炭。與活性炭接觸后，氮產生新(xin)的微孔，挖掘現有的吸附通道(dao)。因此，它增加(jia)了(le)它們的表面(mian)積和孔容量。簡化(hua)原理圖(tu)如圖(tu)1所示。

　　氮和(he)硝酸(suan)改性(xing)在正(zheng)常和(he)高重力環境中的示意圖。

　　實驗研究活性(xing)炭吸附性(xing)能(neng)

　　研(yan)究了活性(xing)炭(tan)在(zai)吸附(fu)(fu)柱中(zhong)吸附(fu)(fu)甲(jia)苯(ben)(ben)(ben)的(de)能力。活性(xing)炭(tan)用(yong)量(liang)為10g，氣(qi)體(ti)(ti)發生器產生吸附(fu)(fu)質甲(jia)苯(ben)(ben)(ben)氣(qi)體(ti)(ti)。活性(xing)炭(tan)吸附(fu)(fu)性(xing)能的(de)數(shu)據是通(tong)過測(ce)量(liang)吸附(fu)(fu)前后甲(jia)苯(ben)(ben)(ben)的(de)濃度來(lai)獲得的(de)。實驗(yan)吸附(fu)(fu)裝(zhuang)置的(de)流程圖如圖2所示(shi)。甲(jia)苯(ben)(ben)(ben)氣(qi)體(ti)(ti)與氮氣(qi)混(hun)合，然后吸附(fu)(fu)在(zai)恒溫吸附(fu)(fu)塔中(zhong)。通(tong)過在(zai)線FID檢測(ce)器測(ce)量(liang)吸附(fu)(fu)前后的(de)甲(jia)苯(ben)(ben)(ben)含量(liang)，并通(tong)過流量(liang)計控(kong)制甲(jia)苯(ben)(ben)(ben)流量(liang)。當脫氣(qi)和入口(kou)濃度在(zai)30分鐘(zhong)內保持一(yi)致(zhi)時(shi)，認為吸附(fu)(fu)平衡已經達到。通(tong)過廢氣(qi)出口(kou)排出吸附(fu)(fu)氣(qi)體(ti)(ti)。

　　實驗吸附流(liu)動圖。

　　幾種(zhong)活性(xing)炭對甲苯(ben)的吸附性(xing)能比較

　　不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)甲苯(ben)的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)透(tou)(tou)曲線和(he)(he)(he)吸(xi)附(fu)等溫(wen)曲線如圖3所(suo)示和(he)(he)(he)4所(suo)示。不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)率從高(gao)到(dao)低依次為：活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-N>原始(shi)(shi)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。吸(xi)附(fu)率越(yue)大，滲透(tou)(tou)時(shi)間(jian)越(yue)長，這(zhe)與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)復雜(za)孔徑分(fen)(fen)布和(he)(he)(he)表(biao)面官(guan)(guan)能(neng)團(tuan)(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)有關(guan)。高(gao)溫(wen)氮(dan)氣中(zhong)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微孔體積(ji)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)(de)(de)內(nei)孔體積(ji)。在高(gao)重力(li)(li)氮(dan)氣環(huan)境中(zhong)，不利于(yu)甲苯(ben)吸(xi)收的(de)(de)(de)(de)原始(shi)(shi)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)內(nei)部結(jie)構被重新分(fen)(fen)配并分(fen)(fen)裂成新的(de)(de)(de)(de)空間(jian)結(jie)構，進一步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了突破(po)時(shi)間(jian)。HNO 在高(gao)重力(li)(li)環(huan)境下，3處理(li)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)突破(po)時(shi)間(jian)大于(yu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是因為HNO 在分(fen)(fen)散的(de)(de)(de)(de)小液滴中(zhong)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了與活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面和(he)(he)(he)內(nei)部接觸的(de)(de)(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)，進而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)含氧(yang)(yang)官(guan)(guan)能(neng)團(tuan)(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)負荷，提高(gao)了其吸(xi)附(fu)效率。在重力(li)(li)作用下，復合改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有較長的(de)(de)(de)(de)穿(chuan)(chuan)透(tou)(tou)時(shi)間(jian)和(he)(he)(he)較大的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)率，因為物理(li)改(gai)性(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了比表(biao)面積(ji)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了孔體積(ji)分(fen)(fen)布，而(er)化學改(gai)性(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)了表(biao)面氧(yang)(yang)基團(tuan)(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)數(shu)量(liang)。反過來，這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)增(zeng)(zeng)(zeng)強了吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)。

　　活性(xing)炭的突(tu)破曲(qu)線。

　　等溫曲線吸(xi)附活(huo)性炭。

　　活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)常規和(he)高(gao)重力(li)環境高(gao)重力(li)環境下進行(xing)了(le)物(wu)理、化學和(he)化合(he)物(wu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)。研究了(le)甲苯(ben)在(zai)不同活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)的吸附(fu)。高(gao)重力(li)化合(he)物(wu)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)*大的吸附(fu)率和(he)容量。還發(fa)現，微(wei)孔結構在(zai)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)甲苯(ben)的過程中起著主導作用。由(you)于化合(he)物(wu)的改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的優異吸附(fu)能力(li)增加了(le)有(you)效吸附(fu)位(wei)點(dian)的數量。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO上(shang)甲苯(ben)表面覆蓋率為51.67%。因此，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)高(gao)重力(li)下的復合(he)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)可以大大提高(gao)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)能。

<