生物碳對(duì)寒旱區(qū)石油污染黃土中多環(huán)芳烴吸附行為影響的研究.pdf

1、添加外源性物質(zhì)（秸稈焚燒物和生物碳）可改良貧瘠黃土、提高肥力。研究外源性物質(zhì)對(duì)寒旱區(qū)黃土吸附石油污染物的影響，對(duì)石油污染物在黃土中的歸趨有重要意義。本文在研究寒旱區(qū)黃土對(duì)石油污染物的吸附特性的基礎(chǔ)上，采用熱重分析、元素分析、紅外光譜分析、比表面積分析和電鏡掃描表征小麥秸稈焚燒物(BC-ash)和生物碳(BC-200、BC-400、BC-600)的結(jié)構(gòu)特征，分析不同的外源性物質(zhì)對(duì)黃土吸附石油污染物的影響；初步探討了柴油污染黃土對(duì)多環(huán)芳烴的

2、吸附性能，并定量描述了柴油污染黃土上分配作用和表面作用對(duì)吸附總量的貢獻(xiàn)。研究取得了以下成果：
　　(1)熱重、紅外光譜分析結(jié)果顯示小麥秸稈在熱解溫度升高到350℃時(shí)失重率最大，為33.73％，秸稈的熱解過程發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂及脂肪性烷基鏈的消失；小麥秸稈焚燒物的產(chǎn)率、灰分分別為12%、64.78%，灰分較大；生物碳隨著碳化溫度的升高，其產(chǎn)率降低，灰分含量增大；隨著熱解溫度升高，生物碳逐漸成為“富碳顆粒”，其極性降低，芳香性增大，疏水

3、性增強(qiáng)；電鏡掃描分析顯示隨著碳化溫度升高，生物碳孔壁逐漸變薄，內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)逐漸增大，甚至出現(xiàn)大量微孔。
　　(2)寒旱區(qū)黃土對(duì)萘的吸附在10h內(nèi)為快速吸附過程，24h達(dá)到吸附平衡；Pseudo-second-order模型能較好地描述萘在黃土上的動(dòng)力學(xué)吸附過程，吸附過程由外部液膜擴(kuò)散、表面吸附、顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制；黃土對(duì)萘的吸附以分配作用為主，Henry和Freundlich模型均能很好地描述其吸附特性；黃土對(duì)萘的吸附是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的吸

4、熱過程，隨著溫度的升高，萘的飽和吸附量增大，熵變是主要驅(qū)動(dòng)力；比較兩種黃土，蘭州(LZ)對(duì)萘的飽和吸附量高于嘉峪關(guān)(JYG)，黃土中粉粒含量也能顯著影響吸附作用。
　　(3)添加秸稈焚燒物黃土對(duì)萘的快速吸附過程在10h內(nèi)完成，24h達(dá)到吸附平衡；初始濃度的增大增加了黃土及秸稈焚燒物顆粒表面吸附位點(diǎn)與萘的碰撞頻率，導(dǎo)致平衡吸附量的增大；動(dòng)力學(xué)吸附過程符合Pseudo-second-order模型，吸附的起始階段萘分子迅速占據(jù)黃土顆粒

5、及秸稈焚燒物吸附位點(diǎn)，之后吸附劑通過微孔擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)入其內(nèi)部；添加秸稈焚燒物黃土對(duì)萘的吸附是物理吸附，溫度升高，有利于吸附的進(jìn)行；添加秸稈焚燒物黃土對(duì)萘的吸附量略低于黃土本身，表明土壤有機(jī)質(zhì)及其他組分與萘在吸附位點(diǎn)形成競(jìng)爭(zhēng)吸附。
　　(4)添加生物碳黃土對(duì)萘的吸附能力明顯提高，快速吸附過程在10h內(nèi)完成，吸附在20h達(dá)到平衡；動(dòng)力學(xué)吸附過程符合Pseudo-second-order模型，吸附是多種機(jī)理控制的復(fù)雜體系多介質(zhì)反應(yīng)；添加生

6、物碳使黃土吸附萘的非線性增強(qiáng)，生物碳多孔結(jié)構(gòu)和芳香性影響吸附過程；生物碳熱解溫度越高，對(duì)黃土的非線性吸附過程影響越顯著；酸洗過程能很大程度上去除灰分，但對(duì)生物碳無定型活性組分改變較顯著，導(dǎo)致酸洗對(duì)不同溫度條件下制備的生物碳吸附性能的影響有差異；
　　(4)柴油污染黃土對(duì)萘的吸附在72h內(nèi)達(dá)到平衡，柴油的存在顯著延長(zhǎng)了黃土對(duì)萘的動(dòng)力學(xué)吸附過程；低濃度柴油污染黃土對(duì)萘的吸附量比高濃度柴油污染黃土大，其機(jī)理為高濃度條件下柴油類污染物與萘