活性炭(tan)吸附在幾種土壤中

　　活性炭吸附在幾種(zhong)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)，在土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)污染的(de)(de)情況下，土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)改良(liang)劑(ji)可用于固定(ding)有(you)機污染物，同(tong)時(shi)保持土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)功能，活性(xing)(xing)炭(tan)是一種(zhong)有(you)前景的(de)(de)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)修復(fu)材料。在本期(qi)實驗中(zhong)，菲(fei)烯(xi)(Phe)用于污染土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)的(de)(de)污染物，我們研究了三(san)種(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)研究了三(san)種(zhong)活性(xing)(xing)炭(tan)對三(san)種(zhong)不同(tong)基(ji)質、兩種(zhong)農業(ye)表土(tu)(tu)(tu)和純砂的(de)(de)影響。我們對土(tu)(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)性(xing)(xing)質的(de)(de)變(bian)化(hua)、菲(fei)律(lv)賓的(de)(de)吸附-解吸和菲(fei)律(lv)賓在所有(you)治(zhi)療中(zhong)的(de)(de)礦(kuang)化(hua)進行了評估。

　　石油碳(tan)氫化合物(wu)污(wu)染是(shi)(shi)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)和沉積物(wu)中(zhong)*常見的(de)(de)問題之(zhi)一。菲律賓是(shi)(shi)一種(zhong)(zhong)廣泛存在的(de)(de)三環芳(fang)烴(jing)(jing)，存在時間(jian)長，難以從(cong)環境中(zhong)去除。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附是(shi)(shi)控(kong)制土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)和水生系統中(zhong)有機(ji)污(wu)染物(wu)流動性(xing)(xing)(xing)、可(ke)(ke)用性(xing)(xing)(xing)和目的(de)(de)地的(de)(de)關鍵過程(cheng)。多(duo)環芳(fang)烴(jing)(jing)的(de)(de)吸附行(xing)為主要由(you)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)有機(ji)質(zhi)含(han)(han)量(liang)調節，土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)有機(ji)質(zhi)是(shi)(shi)一種(zhong)(zhong)通過含(han)(han)碳(tan)產品修復(fu)的(de)(de)參(can)數(shu)。在過去的(de)(de)幾十(shi)年里(li)，人(ren)們努(nu)力探索和生產新材料作為一種(zhong)(zhong)有效、低成本的(de)(de)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)修復(fu)工具(ju)，并深入研(yan)究了(le)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)在土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)應用。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是(shi)(shi)一種(zhong)(zhong)富含(han)(han)碳(tan)的(de)(de)固體有機(ji)物(wu)熱分解產物(wu)。熱解有機(ji)物(wu)(木(mu)炭(tan)、生物(wu)炭(tan)、活性(xing)(xing)(xing)炭(tan))的(de)(de)行(xing)為明(ming)顯(xian)不同于土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)所含(han)(han)的(de)(de)無(wu)熱原(yuan)有機(ji)物(wu)。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)強吸附性(xing)(xing)(xing)能可(ke)(ke)以通過改(gai)變土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)來調節土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)(rang)中(zhong)芳(fang)烴(jing)(jing)的(de)(de)降(jiang)解過程(cheng)，但也(ye)可(ke)(ke)以通過降(jiang)低有機(ji)污(wu)染物(wu)的(de)(de)可(ke)(ke)用性(xing)(xing)(xing)來調節。

　　土壤、沙子和活(huo)性(xing)炭(tan)的來源(yuan)(yuan)來自兩個農田(土壤1、土壤2)。沙子用10%HCl洗滌40-100μm低鐵砂粒度，然后用去離子水沖洗10次，直到pH上(shang)升并穩(wen)定到5.5。三(san)種來自不同(tong)來源(yuan)(yuan)的活(huo)性(xing)炭(tan)用于實驗(yan):(1)木質活(huo)性(xing)炭(tan)(AC(2)根系活(huo)性(xing)炭(tan)(AC和(3)農作物活(huo)性(xing)炭(tan)(AC3)。

　　土壤修復的方法

　　將(jiang)(jiang)活(huo)性炭(尺(chi)寸(cun)<1mm)以1%(w/w)的比率摻入測(ce)試的土(tu)壤和(he)沙子中，這是一(yi)個模(mo)擬自然環境的修復過程，考慮到30 cm的土(tu)壤深度(du)和(he)約1.6t m-3的土(tu)壤密度(du)。將(jiang)(jiang)混合物均化后，將(jiang)(jiang)每個樣品潤(run)濕至60%的保水能力，并在室溫(20-25℃)下在聚乙烯袋中平衡15天。所(suo)有程序(xu)和(he)實驗(基本表征，批次(ci)相互作用和(he)土(tu)壤培養)進行3-4次(ci)重復。

　　菲的吸附實驗

　　在玻璃(li)離心(xin)管和(he)7ml不同(tong)濃度的(de)菲(fei)烯溶(rong)液(ye)(ye)中放入0.7g摻入活性炭(tan)的(de)干(gan)燥土壤。通過(guo)在10mm CaCl 2和(he)1.5的(de)背景(jing)溶(rong)液(ye)(ye)中保持乙醇的(de)比例(li)<0.1%，將試(shi)管在頂置振蕩器中以(yi)100rpm搖(yao)動24小時(shi)，然后(hou)將它們以(yi)2700g離心(xin)15分鐘，取1ml上(shang)清液(ye)(ye)的(de)等分試(shi)樣。在β計數器中通過(guo)液(ye)(ye)體閃(shan)爍計數進(jin)行處理(li)和(he)分析，并在相(xiang)互作用的(de)7,24和(he)48小時(shi)取上(shang)清液(ye)(ye)的(de)等分試(shi)樣。

　　菲的解吸實驗

　　對于(yu)該實驗(yan)，我(wo)們選擇在相互作用后從吸附實驗(yan)中(zhong)獲取活性炭土壤菲(fei)(fei)的樣品。我(wo)們在吸附實驗(yan)中(zhong)提取了保留在土壤中(zhong)的菲(fei)(fei)，劑量為1μg菲(fei)(fei)g-1土壤有(you)六個表示。

　　熱化合物在(zai)高重力下改性

　　高重力環境(jing)下活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的熱化(hua)合物(wu)改(gai)性(xing)(xing)。將100g以活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)為填料(liao)層，9000r/min速度(du)(du)操作(zuo)300分鐘，99%氮氣通過入口。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(zai)70攝(she)氏度(du)(du)，流速40L·min-1，轉速36.3Hz改(gai)性(xing)(xing)。處理后，用去(qu)離子水(shui)沖洗后，將兩(liang)個樣品在(zai)110℃的真空(kong)烘箱(xiang)中(zhong)干燥24小時，并分別(bie)表示為活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-HNO和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)-RPB-N-HNO。

　　在高重力物理(li)改(gai)性過程中，氮分布不再是從頂部(bu)到(dao)底部(bu)的單一(yi)流(liu)動(dong)，而是通過各個方向的對流(liu)輸送(song)到(dao)活性炭(tan)。與活性炭(tan)接(jie)觸后(hou)，氮產生新的微孔(kong)，挖掘(jue)現(xian)有(you)的吸附通道。因(yin)此(ci)，它增加了它們的表面積和孔(kong)容量(liang)。簡化原理(li)圖如(ru)圖1所示。

　　氮和硝(xiao)酸改(gai)性在正常和高(gao)重(zhong)力環境中(zhong)的示意(yi)圖。

　　實驗研(yan)究活性(xing)炭吸附(fu)性(xing)能(neng)

　　研究(jiu)了活性炭(tan)(tan)在(zai)吸附(fu)(fu)(fu)柱中吸附(fu)(fu)(fu)甲苯(ben)的(de)能力。活性炭(tan)(tan)用(yong)量(liang)為10g，氣體(ti)(ti)發生器產生吸附(fu)(fu)(fu)質甲苯(ben)氣體(ti)(ti)。活性炭(tan)(tan)吸附(fu)(fu)(fu)性能的(de)數據是通過測量(liang)吸附(fu)(fu)(fu)前后甲苯(ben)的(de)濃度來(lai)獲得(de)的(de)。實驗吸附(fu)(fu)(fu)裝(zhuang)置的(de)流(liu)程圖如圖2所示(shi)。甲苯(ben)氣體(ti)(ti)與氮氣混合，然后吸附(fu)(fu)(fu)在(zai)恒溫吸附(fu)(fu)(fu)塔(ta)中。通過在(zai)線FID檢測器測量(liang)吸附(fu)(fu)(fu)前后的(de)甲苯(ben)含量(liang)，并通過流(liu)量(liang)計控制甲苯(ben)流(liu)量(liang)。當脫氣和入口(kou)(kou)濃度在(zai)30分鐘內保持一致(zhi)時，認(ren)為吸附(fu)(fu)(fu)平衡已經達到。通過廢氣出(chu)口(kou)(kou)排出(chu)吸附(fu)(fu)(fu)氣體(ti)(ti)。

　　實(shi)驗(yan)吸附(fu)流動圖。

　　幾種活性炭對甲(jia)苯(ben)的吸附性能比較

　　不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)(shang)甲(jia)苯的(de)(de)穿(chuan)透(tou)曲(qu)線(xian)(xian)和(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)等溫曲(qu)線(xian)(xian)如圖3所示(shi)和(he)(he)4所示(shi)。不同活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)率從高(gao)到(dao)低依次為：活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-HNO>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-RPB-N>活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)-N>原(yuan)始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。吸(xi)(xi)附(fu)率越大(da)，滲透(tou)時(shi)間(jian)越長，這(zhe)與(yu)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)復(fu)雜(za)孔(kong)徑(jing)分布(bu)(bu)和(he)(he)表(biao)面官能(neng)團(tuan)(tuan)的(de)(de)數(shu)量(liang)有關。高(gao)溫氮(dan)氣中活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)微孔(kong)體積(ji)增(zeng)加(jia)，增(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)通道的(de)(de)內(nei)孔(kong)體積(ji)。在高(gao)重(zhong)力(li)氮(dan)氣環(huan)境(jing)中，不利于(yu)甲(jia)苯吸(xi)(xi)收的(de)(de)原(yuan)始活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)內(nei)部(bu)(bu)結構(gou)被重(zhong)新分配并分裂成新的(de)(de)空間(jian)結構(gou)，進一步增(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)突(tu)破(po)時(shi)間(jian)。HNO 在高(gao)重(zhong)力(li)環(huan)境(jing)下(xia)，3處理活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)突(tu)破(po)時(shi)間(jian)大(da)于(yu)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)HNO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)浸泡。這(zhe)是因為HNO 在分散的(de)(de)小液滴中，增(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)與(yu)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面和(he)(he)內(nei)部(bu)(bu)接(jie)觸的(de)(de)可能(neng)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，進而(er)增(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)(shang)含氧官能(neng)團(tuan)(tuan)的(de)(de)負荷，提(ti)高(gao)了(le)(le)(le)其吸(xi)(xi)附(fu)效率。在重(zhong)力(li)作用下(xia)，復(fu)合改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具(ju)有較(jiao)(jiao)長的(de)(de)穿(chuan)透(tou)時(shi)間(jian)和(he)(he)較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)率，因為物理改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)比表(biao)面積(ji)，增(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)孔(kong)體積(ji)分布(bu)(bu)，而(er)化(hua)學改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)加(jia)了(le)(le)(le)表(biao)面氧基(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)數(shu)量(liang)。反過來，這(zhe)些特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)增(zeng)強了(le)(le)(le)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)。

　　活性炭的突破曲(qu)線。

　　等溫(wen)曲(qu)線吸附活性(xing)炭。

　　活(huo)性(xing)炭在(zai)(zai)常規和高(gao)(gao)重(zhong)力環境(jing)高(gao)(gao)重(zhong)力環境(jing)下進行(xing)了(le)物理、化(hua)(hua)學和化(hua)(hua)合(he)物改性(xing)。研究了(le)甲苯(ben)在(zai)(zai)不同活(huo)性(xing)炭上(shang)的吸(xi)附(fu)。高(gao)(gao)重(zhong)力化(hua)(hua)合(he)物改性(xing)活(huo)性(xing)炭具有*大的吸(xi)附(fu)率(lv)和容(rong)量。還發現，微孔(kong)結(jie)構在(zai)(zai)活(huo)性(xing)炭吸(xi)附(fu)甲苯(ben)的過程中(zhong)起著主導作用。由(you)于化(hua)(hua)合(he)物的改性(xing)，活(huo)性(xing)炭的優異(yi)吸(xi)附(fu)能(neng)力增加了(le)有效吸(xi)附(fu)位(wei)點的數量。活(huo)性(xing)炭-RPB-N-HNO上(shang)甲苯(ben)表面覆蓋率(lv)為(wei)51.67%。因(yin)此，活(huo)性(xing)炭在(zai)(zai)高(gao)(gao)重(zhong)力下的復合(he)改性(xing)可(ke)以大大提(ti)高(gao)(gao)吸(xi)附(fu)性(xing)能(neng)。

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