活(huo)性(xing)炭吸(xi)附在幾種土壤中(zhong)

　　活性炭吸附在(zai)(zai)(zai)幾種(zhong)土(tu)壤(rang)中，在(zai)(zai)(zai)土(tu)壤(rang)污(wu)染(ran)的(de)(de)情況下，土(tu)壤(rang)改良劑可(ke)用(yong)于(yu)固(gu)定有機污(wu)染(ran)物，同時保持土(tu)壤(rang)功(gong)能，活性(xing)炭是一種(zhong)有前(qian)景(jing)的(de)(de)土(tu)壤(rang)修復材料。在(zai)(zai)(zai)本(ben)期實(shi)驗中，菲(fei)烯(Phe)用(yong)于(yu)污(wu)染(ran)土(tu)壤(rang)的(de)(de)污(wu)染(ran)物，我(wo)們研(yan)(yan)究了三(san)種(zhong)活性(xing)炭研(yan)(yan)究了三(san)種(zhong)活性(xing)炭對三(san)種(zhong)不(bu)同基質、兩種(zhong)農業表土(tu)和(he)純砂的(de)(de)影響。我(wo)們對土(tu)壤(rang)性(xing)質的(de)(de)變化、菲(fei)律賓的(de)(de)吸附-解吸和(he)菲(fei)律賓在(zai)(zai)(zai)所有治療中的(de)(de)礦化進(jin)行了評(ping)估。

　　石油碳(tan)氫(qing)化合物(wu)(wu)污(wu)染(ran)是土(tu)壤(rang)和(he)沉積物(wu)(wu)中(zhong)*常見的(de)問題之一。菲律賓(bin)是一種(zhong)廣泛存(cun)在的(de)三(san)環芳(fang)烴(jing)，存(cun)在時(shi)間長，難以(yi)從(cong)環境中(zhong)去(qu)除。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)是控制土(tu)壤(rang)和(he)水(shui)生系統中(zhong)有(you)(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)(wu)流動性(xing)(xing)、可(ke)用性(xing)(xing)和(he)目的(de)地的(de)關鍵過(guo)(guo)程(cheng)。多環芳(fang)烴(jing)的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)行為主要(yao)由土(tu)壤(rang)有(you)(you)(you)機質(zhi)含(han)量調(diao)(diao)節，土(tu)壤(rang)有(you)(you)(you)機質(zhi)是一種(zhong)通(tong)過(guo)(guo)含(han)碳(tan)產(chan)品修(xiu)復的(de)參數(shu)。在過(guo)(guo)去(qu)的(de)幾十年里，人(ren)們(men)努力探索和(he)生產(chan)新材(cai)料(liao)作(zuo)為一種(zhong)有(you)(you)(you)效、低成(cheng)本(ben)的(de)土(tu)壤(rang)修(xiu)復工具，并深入研究了(le)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在土(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)應用。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是一種(zhong)富含(han)碳(tan)的(de)固體有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)熱(re)(re)(re)分解產(chan)物(wu)(wu)。熱(re)(re)(re)解有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)(木炭(tan)(tan)、生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)、活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan))的(de)行為明顯不同于土(tu)壤(rang)中(zhong)所含(han)的(de)無熱(re)(re)(re)原有(you)(you)(you)機物(wu)(wu)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)強吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)(guo)改變土(tu)壤(rang)性(xing)(xing)質(zhi)來調(diao)(diao)節土(tu)壤(rang)中(zhong)芳(fang)烴(jing)的(de)降解過(guo)(guo)程(cheng)，但也可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)(guo)降低有(you)(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)可(ke)用性(xing)(xing)來調(diao)(diao)節。

　　土(tu)壤、沙子(zi)(zi)和(he)活性(xing)炭(tan)的來(lai)源(yuan)來(lai)自兩個農(nong)(nong)田(土(tu)壤1、土(tu)壤2)。沙子(zi)(zi)用10%HCl洗滌40-100μm低鐵砂(sha)粒度，然后用去(qu)離子(zi)(zi)水沖洗10次，直到(dao)pH上(shang)升(sheng)并穩定(ding)到(dao)5.5。三種來(lai)自不同來(lai)源(yuan)的活性(xing)炭(tan)用于實驗:(1)木質活性(xing)炭(tan)(AC(2)根(gen)系活性(xing)炭(tan)(AC和(he)(3)農(nong)(nong)作物活性(xing)炭(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將活性(xing)炭(尺寸<1mm)以1%(w/w)的(de)(de)比率(lv)摻入測(ce)試的(de)(de)土(tu)壤(rang)和(he)沙子中，這(zhe)是一個模擬自然環境的(de)(de)修復(fu)(fu)過程，考慮到(dao)30 cm的(de)(de)土(tu)壤(rang)深度(du)(du)和(he)約1.6t m-3的(de)(de)土(tu)壤(rang)密度(du)(du)。將混合物均化后，將每個樣品潤濕至60%的(de)(de)保(bao)水能力，并在(zai)室溫(20-25℃)下在(zai)聚乙烯(xi)袋(dai)中平衡15天。所有(you)程序和(he)實(shi)驗(基本表征，批次相互作用(yong)和(he)土(tu)壤(rang)培養)進(jin)行3-4次重復(fu)(fu)。

　　菲的吸附實驗

　　在(zai)玻璃離心管和7ml不(bu)同濃(nong)度的(de)菲烯溶(rong)液中放入0.7g摻入活性炭(tan)的(de)干燥(zao)土壤。通(tong)過在(zai)10mm CaCl 2和1.5的(de)背景溶(rong)液中保持乙醇的(de)比例(li)<0.1%，將(jiang)試管在(zai)頂置振蕩器(qi)中以100rpm搖動(dong)24小時，然后將(jiang)它們(men)以2700g離心15分(fen)鐘，取(qu)1ml上清液的(de)等分(fen)試樣。在(zai)β計數器(qi)中通(tong)過液體閃(shan)爍計數進行處理和分(fen)析，并在(zai)相(xiang)互作(zuo)用的(de)7,24和48小時取(qu)上清液的(de)等分(fen)試樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于該實(shi)驗，我們選擇在(zai)相互作(zuo)用后從吸附實(shi)驗中獲取活性炭土(tu)壤(rang)菲的樣品(pin)。我們在(zai)吸附實(shi)驗中提取了(le)保留在(zai)土(tu)壤(rang)中的菲，劑量為(wei)1μg菲g-1土(tu)壤(rang)有(you)六個表示。

　　熱化合(he)物在(zai)高重力下改性

　　高(gao)重力環境(jing)下活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)熱化合物改性(xing)(xing)。將100g以活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)為填料層(ceng)，9000r/min速(su)(su)度(du)操作300分(fen)鐘，99%氮氣(qi)通過入口。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表示活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N。原始活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70攝氏度(du)，流速(su)(su)40L·min-1，轉速(su)(su)36.3Hz改性(xing)(xing)。處(chu)理后(hou)，用去(qu)離子水(shui)沖洗(xi)后(hou)，將兩個樣品在110℃的(de)真空烘箱中(zhong)干(gan)燥(zao)24小時，并分(fen)別表示為活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-HNO和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重力物(wu)理(li)改性(xing)過程(cheng)中，氮分布不(bu)再是從頂部(bu)到底部(bu)的(de)單一流(liu)動，而是通過各個方(fang)向(xiang)的(de)對流(liu)輸(shu)送到活性(xing)炭(tan)。與活性(xing)炭(tan)接(jie)觸(chu)后，氮產(chan)生新的(de)微孔(kong)，挖掘現有的(de)吸(xi)附(fu)通道。因(yin)此，它增加了它們的(de)表面積和孔(kong)容(rong)量。簡(jian)化原理(li)圖(tu)如(ru)圖(tu)1所示。

　　氮和硝(xiao)酸改性在正(zheng)常(chang)和高重力環境中的示(shi)意圖(tu)。

　　實驗研究活性炭吸附(fu)性能(neng)

　　研究了活性炭在吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)柱中吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)甲(jia)苯(ben)的能(neng)力(li)。活性炭用量(liang)為10g，氣(qi)體(ti)(ti)發生器產生吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)質甲(jia)苯(ben)氣(qi)體(ti)(ti)。活性炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)性能(neng)的數據(ju)是通過測量(liang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)前(qian)后甲(jia)苯(ben)的濃度來獲得(de)的。實驗吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)裝置的流程圖(tu)(tu)如圖(tu)(tu)2所(suo)示。甲(jia)苯(ben)氣(qi)體(ti)(ti)與氮(dan)氣(qi)混合，然(ran)后吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在恒溫吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)塔中。通過在線FID檢測器測量(liang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)前(qian)后的甲(jia)苯(ben)含量(liang)，并通過流量(liang)計(ji)控制甲(jia)苯(ben)流量(liang)。當脫氣(qi)和入口濃度在30分(fen)鐘內保(bao)持一致時(shi)，認為吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)平衡已經達到。通過廢氣(qi)出(chu)口排出(chu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)氣(qi)體(ti)(ti)。

　　實驗(yan)吸(xi)附流動圖。

　　幾種(zhong)活性(xing)炭對甲苯(ben)的吸(xi)附(fu)性(xing)能比較

　　不(bu)同(tong)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上甲苯的(de)(de)穿透(tou)曲線和(he)吸附(fu)等溫(wen)(wen)曲線如(ru)圖(tu)3所(suo)示和(he)4所(suo)示。不(bu)同(tong)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸附(fu)率從高到低依次為：活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)-N>原始活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。吸附(fu)率越(yue)大，滲透(tou)時(shi)(shi)間越(yue)長，這(zhe)與活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)復(fu)雜孔徑分(fen)布和(he)表(biao)面官能團的(de)(de)數量有(you)關。高溫(wen)(wen)氮(dan)氣中活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)微孔體積(ji)增加，增加了(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通道的(de)(de)內孔體積(ji)。在(zai)高重力(li)氮(dan)氣環(huan)境(jing)中，不(bu)利(li)于(yu)甲苯吸收的(de)(de)原始活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)內部結構被重新分(fen)配(pei)并分(fen)裂成新的(de)(de)空間結構，進一步增加了(le)突(tu)破時(shi)(shi)間。HNO 在(zai)高重力(li)環(huan)境(jing)下，3處理(li)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)突(tu)破時(shi)(shi)間大于(yu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是因為HNO 在(zai)分(fen)散的(de)(de)小液滴(di)中，增加了(le)與活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表(biao)面和(he)內部接觸(chu)的(de)(de)可(ke)能性(xing)(xing)(xing)，進而增加了(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上含氧(yang)官能團的(de)(de)負荷，提高了(le)其(qi)吸附(fu)效率。在(zai)重力(li)作用(yong)下，復(fu)合改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有(you)較(jiao)長的(de)(de)穿透(tou)時(shi)(shi)間和(he)較(jiao)大的(de)(de)吸附(fu)率，因為物理(li)改(gai)性(xing)(xing)(xing)增加了(le)比表(biao)面積(ji)，增加了(le)孔體積(ji)分(fen)布，而化學改(gai)性(xing)(xing)(xing)增加了(le)表(biao)面氧(yang)基團的(de)(de)數量。反過來(lai)，這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)增強了(le)吸附(fu)性(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭(tan)的突破曲線。

　　等溫曲線吸附活(huo)性(xing)炭(tan)。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)在(zai)常(chang)規和(he)高(gao)重(zhong)(zhong)力(li)環境(jing)高(gao)重(zhong)(zhong)力(li)環境(jing)下(xia)(xia)進行了物理、化(hua)(hua)學和(he)化(hua)(hua)合物改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。研究了甲苯(ben)(ben)在(zai)不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)上的(de)吸附(fu)(fu)。高(gao)重(zhong)(zhong)力(li)化(hua)(hua)合物改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)具有*大的(de)吸附(fu)(fu)率和(he)容(rong)量(liang)。還發現，微孔結構在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)(fu)甲苯(ben)(ben)的(de)過程中起著主導作用。由于化(hua)(hua)合物的(de)改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)優異吸附(fu)(fu)能(neng)力(li)增(zeng)加了有效吸附(fu)(fu)位點的(de)數(shu)量(liang)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO上甲苯(ben)(ben)表面覆蓋率為(wei)51.67%。因(yin)此，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)在(zai)高(gao)重(zhong)(zhong)力(li)下(xia)(xia)的(de)復(fu)合改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)可(ke)以(yi)大大提高(gao)吸附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)。

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