生物炭和腐植酸對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,是人類生存不可缺少、不可再生的自然資源。近年來,隨著世界工業(yè)經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,在人們生產(chǎn)生活中有越來越多的有機污染物進入環(huán)境,對生態(tài)環(huán)境特別是土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和損害。石油類污染物作為典型的有機污染物之一,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)有長慶、玉門等多個大型油田,在油田開發(fā)過程中,產(chǎn)生的石油類污染物

2、進入自然環(huán)境中,容易沿土壤包氣帶下滲遷移,對生態(tài)環(huán)境特別是土壤環(huán)境產(chǎn)生很強的危害作用。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柴油和汽油在黃土上吸附特性的影響,并對其可能的影響因素和揮發(fā)行為做了探討,以揭示石油類污染物在黃土上的吸附規(guī)律,了解石油類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其進行表征。
　　2.天然腐植酸對柴油在寒旱區(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,通過熱力學(xué)和動力學(xué)吸附實驗,研究了干旱區(qū)低有機質(zhì)黃土對柴油的吸附行為,以及提取的天然腐植酸對柴油在黃土上吸附行為的影響。結(jié)果表明,

4、無論是否加入腐植酸,柴油在黃土顆粒上的吸附都符合Freundlich方程,且腐植酸的濃度對柴油的吸附量有顯著影響。在27℃時,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)的放熱過程。描述柴油在黃土上吸附動力學(xué)的最優(yōu)方程為Elov

5、ich方程,其次為雙常數(shù)方程。無論是否加入腐植酸,黃土對柴油的吸附都在6h內(nèi)達到吸附平衡。對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。
　　通過動力學(xué)和熱力學(xué)吸附實驗,研究了汽油在西北地區(qū)黃土上的吸附行為,同時研究了提取的天然腐植酸對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)達到平衡。無論是

6、否加入腐植酸,汽油在黃土上的動力學(xué)吸附過程符合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)率與時間成對數(shù)關(guān)系。
　　4.生物炭對柴油和汽油在西北黃土上吸附行為的影響。
　　采用批實驗方法,分別研究了柴油和汽油在黃土上的吸附動力學(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,均能在較短時間內(nèi)達到吸附平衡,無論是否有生物炭加入,柴油和汽油在黃土上的動力學(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,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對柴油和汽油在黃土上的吸附影響較大,生物炭的加入對其隨pH的增大而降低的趨勢影響不大