生物炭和腐植酸對(duì)柴油和汽油在黃土上吸附行為影響的研究.pdf

1、土壤是自然環(huán)境的重要組成部分,是人類(lèi)生存不可缺少、不可再生的自然資源。近年來(lái),隨著世界工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,在人們生產(chǎn)生活中有越來(lái)越多的有機(jī)污染物進(jìn)入環(huán)境,對(duì)生態(tài)環(huán)境特別是土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和損害。石油類(lèi)污染物作為典型的有機(jī)污染物之一,在土壤中的環(huán)境行為已引起人們的高度關(guān)注。
　　我國(guó)西北地區(qū)氣候干燥、降雨量少,土壤發(fā)育不良且含沙量高,境內(nèi)有長(zhǎng)慶、玉門(mén)等多個(gè)大型油田,在油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中,產(chǎn)生的石油類(lèi)污染物

2、進(jìn)入自然環(huán)境中,容易沿土壤包氣帶下滲遷移,對(duì)生態(tài)環(huán)境特別是土壤環(huán)境產(chǎn)生很強(qiáng)的危害作用。本文以柴油和汽油為目標(biāo)污染物,研究其在西北半寒旱區(qū)黃土上的吸附行為,同時(shí)了解從西北地區(qū)黃土上提取的天然腐植酸以及利用植物秸稈制備的生物炭對(duì)柴油和汽油在黃土上吸附特性的影響,并對(duì)其可能的影響因素和揮發(fā)行為做了探討,以揭示石油類(lèi)污染物在黃土上的吸附規(guī)律,了解石油類(lèi)污染物在西北黃土上的存在狀況和遷移規(guī)律,為尋求有效控制和治理石油類(lèi)污染物在黃土上的環(huán)境行為提供

3、理論依據(jù)。
　　論文取得了以下的研究成果:
　　1.腐植酸的提取和生物炭的制備及其表征。
　　采用稀堿法從西北地區(qū)天然黃土上提取腐植酸以及利用植物秸稈限氧焚燒制備生物炭并對(duì)其進(jìn)行表征。
　　2.天然腐植酸對(duì)柴油在寒旱區(qū)黃土上吸附行為影響的研究。
　　選用西北寒旱區(qū)黃土為供試土樣,通過(guò)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)吸附實(shí)驗(yàn),研究了干旱區(qū)低有機(jī)質(zhì)黃土對(duì)柴油的吸附行為,以及提取的天然腐植酸對(duì)柴油在黃土上吸附行為的影響。結(jié)果表明,

4、無(wú)論是否加入腐植酸,柴油在黃土顆粒上的吸附都符合Freundlich方程,且腐植酸的濃度對(duì)柴油的吸附量有顯著影響。在27℃時(shí),當(dāng)加入10mL40mg·L-1的腐植酸溶液,柴油在黃土上的飽和吸附量由12.0mg·g-1減小為7.05mg·g-1,且吸附量隨溫度的升高而降低,溫度從27℃升高到47℃,柴油在黃土上的吸附量從12.0mg·g-1減小到4.23mg·g-1,表明吸附為自發(fā)的放熱過(guò)程。描述柴油在黃土上吸附動(dòng)力學(xué)的最優(yōu)方程為Elov

5、ich方程,其次為雙常數(shù)方程。無(wú)論是否加入腐植酸,黃土對(duì)柴油的吸附都在6h內(nèi)達(dá)到吸附平衡。對(duì)吸附影響因素分析結(jié)果表明,柴油在黃土上的吸附隨溶液pH值的增大而降低;黃土顆粒粒徑越小,柴油在土樣上的吸附量越大。
　　3.汽油在西北黃土上吸附行為的研究。
　　通過(guò)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)吸附實(shí)驗(yàn),研究了汽油在西北地區(qū)黃土上的吸附行為,同時(shí)研究了提取的天然腐植酸對(duì)汽油在黃土上吸附行為的影響。結(jié)果表明,汽油在黃土上的吸附在6h內(nèi)達(dá)到平衡。無(wú)論是

6、否加入腐植酸,汽油在黃土上的動(dòng)力學(xué)吸附過(guò)程符合Elovich方程,其熱力學(xué)吸附較好的符合Freundlich方程。腐植酸的存在使汽油在黃土上的吸附能力減小。反應(yīng)溫度從25℃升高到45℃,汽油在土壤上的飽和吸附量從6.30mg·g-1減小到1.37mg·g-1,表明汽油在黃土上的吸附屬于放熱反應(yīng)。溶液pH和土壤粒徑的增大,均不利于汽油在黃土上的吸附,溶液pH和土壤粒徑越大,其在黃土上的吸附量越小。另外,在室溫下對(duì)吸附了汽油的土壤樣品和純汽

7、油揮發(fā)行為的研究表明,吸附了汽油的土樣樣品的揮發(fā)比純汽油的慢,其揮發(fā)率與時(shí)間成對(duì)數(shù)關(guān)系。
　　4.生物炭對(duì)柴油和汽油在西北黃土上吸附行為的影響。
　　采用批實(shí)驗(yàn)方法,分別研究了柴油和汽油在黃土上的吸附動(dòng)力學(xué)和吸附熱力學(xué)。結(jié)果表明,柴油和汽油在黃土上的吸附,均能在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到吸附平衡,無(wú)論是否有生物炭加入,柴油和汽油在黃土上的動(dòng)力學(xué)吸附,其最優(yōu)吸附方程為Elovich方程,其次為雙常數(shù)方程,而柴油和汽油在黃土上的吸附熱力學(xué)能

8、夠較好的符合Freundlich方程。生物炭的加入能夠顯著影響柴油和汽油在黃土上的吸附量,25℃時(shí),分別加入0.0500gBC-400和BC-600,柴油在黃土上的飽和吸附量從13.6mg·g-1分別增大到20.1mg·g-1、23.7mg·g-1;而汽油在黃土上的飽和吸附量從5.44mg·g-1分別增大到11.9mg·g-1、17.2mg·g-1。pH對(duì)柴油和汽油在黃土上的吸附影響較大,生物炭的加入對(duì)其隨pH的增大而降低的趨勢(shì)影響不大