(1) Cinética de adsorción
La prueba de cinética de adsorción puede determinar cómo una cierta cantidad de BTEX cambia con el tiempo durante el proceso de adsorción, determinando así el tiempo de equilibrio de adsorción. Idealmente, el tiempo de equilibrio de adsorción durante el proceso de adsorción se puede determinar basándose en la curva de concentración de la solución versus el tiempo o la curva de concentración de adsorción versus el tiempo en fase sólida. Cuando la concentración ya no cambia con el tiempo, se considera que la adsorción ha alcanzado el equilibrio. Sin embargo, durante el proceso de prueba, dado que la concentración de adsorción es un valor calculado, puede haber errores acumulados en el proceso, mientras que la concentración de la fase líquida es un valor medido real, por lo que el tiempo de equilibrio de esta prueba está determinado por la concentración de la fase líquida. curva versus tiempo.
Midiendo la concentración de BTEX en la fase líquida en diferentes momentos de muestreo, se puede dibujar su curva variable en el tiempo. Los resultados de la prueba se muestran en la Figura 3-8 a la Figura 3-11, de las cuales se muestra la Figura. 3-8 es Para la muestra de control, las Figuras 3-9 a 3-11 muestran los cambios de concentración de la fase líquida a lo largo del tiempo en tres muestras de suelo diferentes.
El análisis de la muestra de control puede obtener el proceso de atenuación y cambio de la concentración de cada componente en la muestra en blanco sin muestra de suelo en las mismas condiciones de prueba, para comprender la volatilización y adsorción de la pared del contenedor bajo esta condición de control. A juzgar por los cambios en la muestra de control, en las primeras horas de la prueba las concentraciones de los cuatro componentes de BTEX fluctuaron relativamente grandes. Esto se debió a la adsorción de la pared del recipiente y a un cierto espacio de volatilización. Con el tiempo, la adsorción en la pared del contenedor ya no funciona. Además, a medida que avanza la prueba, se acumula cada vez más vapor de cada componente en el pequeño espacio por encima del nivel del líquido en la botella hasta la parte superior de la botella. En la prueba se utilizan varios métodos para lograr un mejor efecto de sellado, de modo que. cada componente El vapor no debe escapar al espacio externo tanto como sea posible. Por lo tanto, después de un cierto período de tiempo, la volatilización ha alcanzado el equilibrio en la etapa posterior de la prueba, la concentración de cada componente en la muestra de control permanece relativamente. estable, por lo que se puede obtener a partir de la curva de cambio de tiempo de la muestra de control. La atenuación causada por la adsorción y volatilización de la pared de la botella se puede encontrar sobre esta base, la relación entre la concentración de la fase líquida que cambia con el tiempo durante el proceso. Se puede explorar el proceso de adsorción de BTEX en diferentes muestras de suelo. Además, se analizó la muestra de suelo en blanco y no se encontró que ningún componente objetivo eluyera del suelo.
Figura 3-7 Curva estándar
Figura 3-8 Curva de cambio de concentración de fase líquida de BTEX con el tiempo en la muestra de control
Figura 3-9 Componentes de BTEX Líquido la concentración de la fase cambia con el tiempo (suelo limoso)
Figura 3-10 La concentración de la fase líquida cambia con el tiempo de cada componente de BTEX (arena fina)
Figura 3-11 BTEX cada componente La La concentración en fase líquida de los componentes cambia con el tiempo (arena gruesa).
Se puede ver en la concentración en fase líquida de cada componente de BTEX en tres medios de suelo diferentes que cambia con el tiempo. Durante las 10 horas iniciales de la prueba de adsorción, la concentración de cada componente disminuye relativamente rápido, especialmente en el medio limoso, la concentración de cada componente de BTEX disminuye considerablemente, lo que indica que en la etapa inicial de la prueba, la tasa de adsorción de BTEX es mayor en suelos limosos, seguidos de arena fina y arena gruesa. La tasa de adsorción es mínima. Al comparar las propiedades físicas y químicas de tres muestras de suelo diferentes, se puede ver que el limo tiene las partículas más finas y el mayor contenido de carbono orgánico, seguido de la arena fina y la arena gruesa tiene las partículas más gruesas y el menor contenido de carbono orgánico. Por lo tanto, entre estos tres medios de suelo diferentes, el suelo limoso es rico en materia orgánica, tiene un tamaño de partículas finas, una gran superficie y tiene la mayor tasa de adsorción de BTEX. Esto también muestra que el contenido de partículas finas y el contenido de materia orgánica. tienen un mayor impacto en la tasa de adsorción.
Con el paso del tiempo, la concentración de cada componente en la fase líquida fue fluctuando ligeramente entre 10 y 40 horas, pero en general todavía tendía a disminuir, es decir, descendió rápidamente desde la concentración inicial. etapa de la prueba. Los tres medios del suelo tardarán mucho tiempo en alcanzar un equilibrio de adsorción estable para cada componente de BTEX. Después de 40 horas, las concentraciones en fase líquida de cada componente tendieron a equilibrarse. Se puede considerar que en el proceso de 40 a 48 horas, la adsorción de cada componente de BTEX en los tres medios del suelo ha alcanzado el equilibrio, por lo tanto, bajo las condiciones de esta prueba, dentro de todo el rango de concentración de la prueba, el tiempo de equilibrio de adsorción. es de 48 horas Tres diferentes La adsorción de diferentes componentes por el medio del suelo es suficiente para lograr el equilibrio.
Tong Ling et al. (2007) estudiaron la cinética de adsorción de BTEX mixto en el suelo natural de la fuente de agua de Dawu en la ciudad de Zibo y descubrieron que la adsorción tarda mucho en alcanzar el equilibrio. Cinética de adsorción después de 6 horas Las curvas se ajustan a un modelo logarítmico. Este estudio también ajustó las curvas de concentración de la fase líquida de cada componente de BTEX a lo largo del tiempo. Se puede obtener que las ecuaciones de ajuste y los coeficientes de correlación de las curvas cinéticas de disminución de la concentración de los cuatro componentes en la prueba de adsorción (Tabla 3-8~). Tabla 3-10), a partir de la ecuación de ajuste, la cinética de adsorción de los cuatro componentes en los tres medios del suelo básicamente se ajusta al modo logarítmico.
Tabla 3-8 Ecuación de ajuste de la curva de cambio de concentración de fase líquida de cada componente de BTEX (suelo limoso)
Tabla 3-9 Ecuación de ajuste de la curva de cambio de concentración de fase líquida de cada componente de BTEX (arena fina)
Tabla 3-10 Ecuación de ajuste de la curva de cambio de concentración de fase líquida de cada componente de BTEX (arena gruesa)
De la ecuación de ajuste, los cuatro componentes de BTEX La dinámica de descomposición en limo y arena fina es consistente con el modelo logarítmico y sus grados de ajuste son altos. Durante el proceso de adsorción de arena gruesa, el grado de ajuste del modelo logarítmico de cada componente de BTEX es el peor. Esto puede deberse al bajo contenido de partículas finas en la arena gruesa. El contenido de partículas finas de menos de 0,075 mm es solo 1,63. el contenido de carbono orgánico también es bajo, es solo 0,056, por lo que tiene un cierto efecto de adsorción en BTEX en la etapa inicial de la prueba, a medida que avanza la prueba, los sitios de adsorción en la arena gruesa se ocupan gradualmente y el efecto de adsorción. disminuye gradualmente. No solo eso, una pequeña cantidad de los componentes objetivo se desorbe durante este proceso, lo que hace que la concentración en fase líquida de cada componente aumente ligeramente durante un período de tiempo. Después de esta pequeña fluctuación, la adsorción se acerca gradualmente al equilibrio. Casi no existen tales fluctuaciones en la cinética de adsorción del limo y la arena fina, lo que demuestra que debido al alto contenido de carbono orgánico y partículas finas del limo y la arena fina, la capacidad de adsorción de cada componente de BTEX es relativamente fuerte.
A través de la prueba de cinética de adsorción, se puede determinar que las tres muestras de sedimento de río de diferentes tamaños de partículas recolectadas en el Huayuankou del río Amarillo tienen efectos de adsorción en cada componente de BTEX, y el equilibrio de adsorción puede ser Se completó en 48 horas. Por lo tanto, se seleccionó 48 h como tiempo de equilibrio para la prueba de equilibrio de adsorción y la prueba del factor de influencia.
(2) Isoterma de adsorción
A una temperatura específica, cuando se alcanza el equilibrio de adsorción, existe una cierta relación entre la concentración de la fase líquida y la concentración de la fase sólida de un determinado soluto. Este tipo de relación se expresa en forma de una línea en un diagrama de coordenadas rectangular, y esta línea se llama isoterma de adsorción. Su expresión matemática se llama ecuación de adsorción isotérmica. La ecuación de adsorción isotérmica es de gran importancia en el estudio de la migración de solutos, especialmente la migración de contaminantes en ambientes geológicos.
Cuando la adsorción alcanza el equilibrio en condiciones de temperatura constante, la ley de distribución de los contaminantes orgánicos entre las fases sólida y líquida generalmente se puede expresar mediante isoterma de distribución lineal, isoterma de Freundlich no lineal e isoterma de Langmuir.
El modo de distribución lineal significa que en condiciones de equilibrio de adsorción isotérmica, el coeficiente de distribución (Kd) de los contaminantes orgánicos en las fases sólida y líquida es una constante. Es un parámetro importante para estudiar la capacidad de migración del soluto. Cuanto mayor sea el valor de Kd, mayor será la relación de distribución del soluto en la fase sólida, y cuanto más fácil sea su adsorción y menos probable que migre, cuanto menor sea el valor de Kd, menos probable será que se adsorba y más fácil es que migre; . Kd y el coeficiente de distribución (Koc) después de la estandarización del carbono orgánico del suelo, es decir, el coeficiente de distribución L (unidad: kg) de contaminantes orgánicos entre el agua y el carbono orgánico (que contiene 100 carbonos), se pueden calcular mediante la siguiente fórmula: relación cuantitativa entre los dos:
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En la fórmula: q (unidad: mg/kg) y Ce (unidad: mg/L ) son las concentraciones de los contaminantes objetivo en la fase sólida y la fase líquida en condiciones de equilibrio respectivamente; V es el volumen de la solución; M es la masa del adsorbente; R es la eliminación; tasa de adsorción.
En la prueba, las isotermas de adsorción de diferentes muestras de suelo para los componentes objetivo se equiparon con ecuaciones lineales y la fórmula de cálculo es
Investigación sobre el mecanismo de eliminación de contaminación de los sistemas de percolación de ríos.
Entre ellos, a y b son las constantes de la recta de regresión respectivamente.
La ley de adsorción representada por la fórmula de la isoterma no lineal. En condiciones de equilibrio de adsorción isotérmica, la ley de distribución del componente objetivo en la fase sólido-líquido es más complicada que el modelo de distribución lineal de la isoterma de Freundlich y la isoterma de Langmuir. Se utilizan comúnmente. Para encajar, ambos modelos tienen sus propias características.
El modelo de adsorción isotérmica de Freundlich es actualmente el modelo no lineal más utilizado, y su expresión es:
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Donde: n es el parámetro de intensidad de adsorción no lineal; KF es la constante de capacidad de adsorción no lineal; q y Ce son las concentraciones de los componentes objetivo de la fase sólida y la fase líquida en condiciones de equilibrio, respectivamente.
Para determinar el modelo de adsorción isotérmica de Freundlich de componentes objetivo para diferentes muestras de suelo, generalmente se obtiene el valor logarítmico de la concentración del componente objetivo en las fases sólida y líquida, y luego se ajusta con una ecuación lineal. , la fórmula de cálculo es
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En la fórmula: myn son las constantes de la línea de regresión respectivamente.
La ecuación de adsorción isotérmica de Langmuir fue propuesta por Langmuir en 1918. Esta ecuación se utilizó originalmente para describir la adsorción de gases por sólidos. Actualmente, muchos estudiosos lo utilizan ampliamente para describir la adsorción de diversos solutos por el suelo y los sedimentos. El mayor aporte del modelo de adsorción isotérmica de Langmuir es que esta ecuación expresa la capacidad máxima de adsorción Q del adsorbente para el componente objetivo a una determinada temperatura, y su expresión es
Investigación sobre el mecanismo de eliminación de la contaminación de los ríos. sistemas de percolación
En la fórmula: a es la constante de Langmuir a una determinada temperatura; Q es la capacidad máxima de adsorción del adsorbente para el componente objetivo a una determinada temperatura.
Al determinar la ecuación de la isoterma de adsorción de Langmuir del componente objetivo, la fórmula (3-13) se puede cambiar a una de las siguientes tres formas lineales, y luego se pueden obtener los dos parámetros a y Q :
p>Estudio sobre el mecanismo de eliminación de contaminación del sistema de percolación de ríos
Teóricamente, los parámetros a y Q se pueden obtener de acuerdo con cualquiera de las tres fórmulas anteriores utilizando los mínimos cuadrados lineales. método o el método de gráficas. Sin embargo, los resultados de los análisis experimentales y teóricos muestran que al utilizar diferentes ecuaciones lineales de Langmuir, cada punto de datos desempeña un papel diferente en la determinación de la línea recta. Cuando el error absoluto es el mismo, el error relativo de los datos en los puntos de baja concentración es mayor, especialmente para los contaminantes orgánicos volátiles y porque el impacto de la heterogeneidad de la superficie del adsorbente es más obvio en el rango de baja concentración, por lo que en el procesamiento; datos, se debe prestar más atención a los resultados en el rango de alta concentración.
Una gran cantidad de resultados de pruebas muestran que al procesar datos, debido a que los datos de baja concentración juegan un papel relativamente importante en la determinación de una línea recta, hay grandes errores en los puntos de baja concentración y no se pueden ignorar las irregularidades de la superficie. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, es más apropiado utilizar la ecuación (3-14) para el procesamiento de datos para obtener los dos parámetros a y Q (Zhao Zhenguo, 1999).
En este libro, al calcular la ecuación de la isoterma de adsorción de cada componente de BTEX, primero usamos el método de dibujo usando la ecuación (3-10), la ecuación (3-11) y la ecuación (3-14). Se obtuvieron tres formas de ecuaciones de ajuste respectivamente y luego se compararon los coeficientes de correlación de las ecuaciones de ajuste correspondientes. Entre las tres formas de ecuaciones de ajuste, se determinó que la que tenía el mayor coeficiente de correlación era la mejor ecuación de adsorción isotérmica. Cuando la ecuación de ajuste de la isoterma de adsorción es lineal, se utilizan métodos estadísticos matemáticos para calcular el logKd y logKoc de cada componente en diferentes suelos.
En esta prueba, se prepararon ocho niveles de concentración de soluciones mixtas de BTEX. El rango de concentración de la solución se controló entre 1 y 50 mg/L, es decir, 1 mg/L, 5 mg/L, 10 mg/L. , y 15 mg/L, 20 mg/L, 30 mg/L, 40 mg/L y 50 mg/L, las isotermas de adsorción de los cuatro componentes de BTEX en tres suelos diferentes se obtuvieron mediante pruebas de adsorción estática, como se muestra en la Figura 3-. 12 ~ Se muestra la Figura 3-14.
Se puede ver a partir de las isotermas de adsorción de los cuatro componentes de BTEX en tres medios de suelo diferentes que la adsorción lineal puede describir bien el comportamiento de los cuatro componentes individuales de BTEX en limo y arena fina, mientras que la adsorción. La adsorción de los cuatro componentes de BTEX en arena gruesa no es lineal y puede ajustarse mediante la isoterma de adsorción de Langmuir.
Las ecuaciones de ajuste de isotermas de adsorción de cada componente en tres medios de suelo se muestran en la Tabla 3-11 a la Tabla 3-13.
Figura 3-12 Isoterma de adsorción de BTEX en limo
Figura 3-13 Isoterma de adsorción de BTEX en arena fina
Figura 3- 14 Isoterma de adsorción de Langmuir de BTEX en arena gruesa
Tabla 3-11 Ecuación de ajuste de la isoterma de adsorción de cada componente de BTEX en limo
Tabla 3-12 Cada grupo de BTEX La ecuación de ajuste de la isoterma de adsorción de cada componente en arena fina
Tabla 3-13 La ecuación de ajuste de isotermas de adsorción de cada componente de BTEX en arena gruesa
De los cuatro componentes de BTEX en A juzgar por las isotermas de adsorción y las ecuaciones de ajuste en suelo limoso, la adsorción de los cuatro componentes individuales es consistente con la adsorción lineal, y sus coeficientes de correlación están por encima de 0,9, lo que indica que el modelo de isoterma de adsorción lineal de Henry puede describir bien los cuatro tipos de BTEX de adsorción de componentes en suelo limoso. De manera similar, la isoterma de adsorción de la muestra de arena fina también se ajusta a la adsorción lineal de Henry, y el coeficiente de correlación ajustado por una ecuación lineal también excede 0,9. La adsorción en arena gruesa muestra características no lineales y se utiliza la ecuación de isoterma de adsorción de Langmuir para ajustarla. El grado de ajuste es alto. Los coeficientes de correlación de las isotermas de adsorción de Langmuir de los otros tres componentes, excepto el etilbenceno, superan 0,9. El BTEX mixto contiene una variedad de compuestos. Aunque BTEX tiene una mayor solubilidad que otros componentes del petróleo, su solubilidad absoluta es en realidad muy baja. La distribución de BTEX entre la fase sólida y la fase líquida en el suelo natural es lineal o casi lineal. y cumple con la ley general de adsorción en suelo natural.
A juzgar por los resultados de las pruebas, las tres muestras de sedimento fluvial recolectadas en el Huayuankou del río Amarillo tienen una gran capacidad de adsorción de BTEX, que puede alcanzar cientos de mg/kg. Al comparar las formas isotérmicas de adsorción y los coeficientes de distribución Kd de los tres suelos, se puede ver que el limo y la arena fina tienen mayores capacidades de adsorción entre los tres suelos, mientras que la arena gruesa tiene una capacidad de adsorción relativamente pequeña. A juzgar por las propiedades físicas y químicas de las tres muestras de suelo, el limo tiene las partículas más finas, con un contenido de arcilla de menos de 0,075 mm y hasta 67,55, seguido de la arena fina, mientras que la arena gruesa tiene las partículas más gruesas, con un contenido de arcilla. de menos de 0,075 mm solo 1,63. Por lo tanto, se puede decir que el contenido de partículas finas en el suelo tiene un mayor impacto en la capacidad de adsorción de diferentes suelos.
Analizando logKoc se puede analizar el efecto del contenido de carbono orgánico en tres suelos diferentes sobre la adsorción. En condiciones ideales, el logKoc del benceno está entre 1,1 y 2,0, el logKoc del tolueno está entre 1,9 y 2,6, el logKoc del etilbenceno está entre 1,9 y 3,0 y el logKoc del m-xileno está entre 2,1 y 2,7. Los valores de logKoc de diferentes componentes de BTEX en limo y arena fina obtenidos mediante experimentos oscilan entre 1,7 y 2,4, lo que está muy cerca del logKoc de los cuatro componentes de BTEX en condiciones ideales. Muestra que el contenido de carbono orgánico del suelo es el factor que controla la adsorción. Para la migración de diferentes contaminantes orgánicos en un mismo suelo o medio acuífero, el parámetro de comportamiento Koc del propio contaminante determina su capacidad de migración en las aguas subterráneas. Por lo tanto, la capacidad de migración de la materia orgánica en el agua subterránea generalmente se puede describir por el tamaño de Koc. Cuanto mayor es el valor, más fuerte es la capacidad de bloqueo del medio acuífero y más débil es la capacidad de migración de la materia orgánica. Debido al alto contenido de carbono orgánico en el suelo limoso, una gran cantidad de BTEX en la solución ingresa a la materia orgánica del suelo impulsado por la distribución, mostrando así una buena capacidad de adsorción. La adsorción en arena gruesa muestra no linealidad, lo que puede deberse al contenido relativamente bajo de carbono orgánico en la arena gruesa. Dentro del rango de concentración de prueba, a medida que aumenta la concentración de adsorción, los sitios de adsorción son ocupados gradualmente por BTEX y los sitios de adsorción vacantes continúan. Disminuir, mostrando así el fenómeno de que la concentración de adsorción aumenta lentamente con el aumento de la concentración de la fase líquida.
Además, además de la influencia de las propiedades del propio suelo en la adsorción, en esta prueba se utilizó una solución mixta de BTEX cuando BTEX*** está presente al mismo tiempo, la adsorción de hidrocarburos. puede aumentar efectivamente la cantidad de agua en la arcilla orgánica. El contenido de materia orgánica promueve la adsorción adicional de otros componentes de BTEX por la arcilla, mostrando un efecto de adsorción máximo. Por lo tanto, el efecto de adsorción máximo de la mezcla de BTEX también puede ser uno de. las razones de la mayor capacidad de adsorción del suelo de prueba (Sharmasarkar et al., 2000). Sin embargo, la adsorción de *** encontrada en estudios anteriores fue principalmente no lineal, mientras que en este estudio, la adsorción de varios componentes en limo y arena fina todavía mostró una adsorción lineal.
Al comparar los coeficientes de distribución Kd de los cuatro componentes de BTEX en suelos limosos y arena fina, se puede observar que estos dos suelos tienen la mayor capacidad de adsorción de benceno, seguidos del tolueno, etilbenceno y m2. El tolueno es relativamente pequeño. Esto se debe a que la adsorción de contaminantes orgánicos hidrofóbicos en el suelo no solo ocurre en la superficie de las partículas del suelo, sino que también ingresa al interior de las partículas del suelo. Los contaminantes orgánicos adsorbidos en la superficie son más fáciles de desorber y, por lo tanto, pueden liberarse y adsorberse de manera reversible. Sin embargo, los contaminantes orgánicos que ingresan a la parte de carbono orgánico dentro de las partículas están muy atrapados en el suelo y son difíciles de desorber. La mayoría de ellos se convierten en partes adsorbidas irreversiblemente, lo que se manifiesta en la histéresis del proceso de desorción y el proceso de envejecimiento. los contaminantes en el suelo (Walter et al. al., 1996). Entre los cuatro componentes de BTEX, aunque el benceno tiene una mayor solubilidad, tiene la molécula más pequeña y es más probable que ingrese a los microporos del suelo. Después de ser adsorbido, permanece dentro de las partículas del suelo y no es fácil de desorber. El suelo es muy sensible al benceno con una molécula más pequeña. Muestra una fuerte capacidad de adsorción. Hawthorne et al. (2003) también encontraron que el benceno está más atrapado en el suelo que el tolueno, el etilbenceno, el xileno y los hidrocarburos aromáticos policíclicos en experimentos de extracción de dióxido de carbono supercrítico y distribución de agua entre el suelo utilizando suelo de plantas de gas artificial.
(3) Factores que afectan la adsorción
Los principales factores que afectan la adsorción-desorción de BTEX en el suelo son la estructura molecular y las propiedades físicas y químicas del propio BTEX, y la composición, estructura y propiedades físicas y químicas del suelo, y otros factores externos, como temperatura, acidez del medio, interacción de sustancias existentes, etc. Este libro diseña varios conjuntos de experimentos de equilibrio de adsorción bajo diferentes temperaturas, contenido de materia orgánica del suelo, contenido de sal de la solución y condiciones de pH para el proceso de adsorción de BTEX en sedimentos de ríos para explorar la influencia de los cuatro factores anteriores en el comportamiento de adsorción de BTEX.
1. Contenido de materia orgánica del suelo
El comportamiento de adsorción-desorción de los contaminantes orgánicos en el suelo o sedimentos tiene un impacto importante en su migración, transformación y eficacia biológica como suelo o sedimento. El contenido de materia y el contenido de arcilla son componentes importantes de los contaminantes orgánicos en suelos o sedimentos y son factores de control del comportamiento de adsorción-desorción de contaminantes orgánicos en suelos o sedimentos (Alexander et al., 2000; Chung et al., 2002). La adsorción de contaminantes orgánicos por el suelo o los sedimentos es en realidad el resultado de la interacción simultánea de los componentes minerales del suelo y la materia orgánica del suelo. Muchos estudios han demostrado que para el proceso de adsorción lineal, el proceso de adsorción de materia orgánica hidrófoba en el suelo es en realidad el proceso de distribución de estos compuestos en la materia orgánica del suelo, incluida la disolución de la fase disuelta de materia orgánica, la adsorción superficial y el llenado de poros ( Karickhoff et al., 1979;
En este experimento, se seleccionó suelo limoso entre las tres muestras de suelo como medio de prueba. La materia orgánica del suelo se oxidó completamente añadiendo exceso de H2O2, y luego se mezclaron el suelo original y el suelo oxidado. juntos en diferentes proporciones para obtener muestras de suelo M1 a M5 con diferentes contenidos de materia orgánica, y luego se utilizó el método de prueba de isoterma de adsorción para determinar la capacidad de adsorción en equilibrio del suelo con diferentes contenidos de materia orgánica. El contenido de materia orgánica de las cinco muestras de suelo se muestra en la Tabla 3-7. Se prepararon dos soluciones mixtas de BTEX de diferentes niveles de concentración, con concentraciones iniciales de 10 mg/L y 30 mg/L respectivamente. A partir de esto se obtuvieron las curvas de cambio de la capacidad de adsorción en equilibrio de los cuatro componentes con el contenido de materia orgánica (Figura). 3-15 ~ Figura 3-18 ).
Se puede ver en las Figuras 3-15 a 3-18 que la capacidad de adsorción en equilibrio tiene una correlación lineal positiva con los cambios en el contenido de materia orgánica de los sedimentos del río, es decir, a medida que aumenta el contenido de materia orgánica, la capacidad de adsorción en equilibrio aumenta significativamente. .
Figura 3-15 La cantidad de adsorción de benceno cambia con el contenido de materia orgánica
Figura 3-16 La cantidad de adsorción de tolueno cambia con el contenido de materia orgánica
Figura 3- 17 El cambio en la cantidad de adsorción de etilbenceno con el contenido de materia orgánica
Figura 3-18 El cambio en la cantidad de adsorción de xileno con el contenido de materia orgánica
Se ha determinado mediante la prueba de isoterma de adsorción de que el contenido de carbono orgánico del suelo es el factor decisivo que afecta la capacidad de adsorción de cada componente de BTEX, y al analizar la capacidad de adsorción de BTEX en suelos con diferentes contenidos de materia orgánica en una solución con una cierta concentración inicial, la cuantitativa La relación entre la capacidad de adsorción en equilibrio y el contenido de materia orgánica se puede determinar de forma aproximada. La ecuación de ajuste y el coeficiente de correlación de la curva de capacidad de adsorción en equilibrio que cambia con el contenido de materia orgánica se muestran en las Tablas 3-14 y 3-15.
Tabla 3-14 Ecuación de ajuste de curva de la capacidad de adsorción de BTEX en función del contenido de materia orgánica (concentración inicial 30 mg/L)
Tabla 3-15 Ajuste de curva de la capacidad de adsorción de BTEX en función del contenido de materia orgánica Ecuación (concentración inicial 10 mg/L)
Se puede ver a partir del ajuste que la capacidad de adsorción en equilibrio de los cuatro componentes de BTEX está relacionada linealmente con el contenido de materia orgánica del suelo, y sus coeficientes de correlación son relativamente altos, superan 0,8, lo que indica que la materia orgánica del suelo juega un papel decisivo en el proceso de adsorción de cada componente de BTEX en las muestras de sedimento fluvial recolectadas en el área de Huayuankou del río Amarillo utilizadas en este experimento. .
2. Contenido de sal
Cambie la salinidad de la solución agregando diferentes cantidades de NaCl a la solución para determinar el impacto de diferentes condiciones de salinidad en la adsorción. La concentración de NaCl en la solución preparada para la prueba está entre 2,5 y 10 g/L. Las concentraciones iniciales de los cuatro componentes de BTEX son 10 mg/L y 30 mg/L. El método de prueba es el mismo que el método de isoterma de adsorción para determinar. el equilibrio de la concentración de cada componente. Sobre la base de experimentos, se obtuvo la correlación entre la capacidad de adsorción en equilibrio y la salinidad. Los resultados se muestran en la Figura 3-19 y la Figura 3-20.
Figura 3-19 Cambios en la capacidad de adsorción con contenido de sal
Figura 3-20 Cambios en la capacidad de adsorción con contenido de sal
El efecto de la salinidad de la solución sobre la adsorción La influencia de la acción se puede analizar a partir del efecto de la salinidad sobre la solubilidad del componente objetivo. Dado que la hidratación de iones inorgánicos puede afectar la estructura del agua, por ejemplo, la presencia de Na y plasma puede fortalecer el efecto de las moléculas de agua. , reduciendo así la dependencia del agua. La solubilidad de la materia orgánica disuelta resultante de la formación de enlaces de hidrógeno aumenta su capacidad de adsorción. Sin embargo, si la propia materia orgánica contiene enlaces de hidrógeno intramoleculares, su solubilidad no está directamente relacionada con el contenido de sales inorgánicas y la capacidad de adsorción no se verá afectada por las sales inorgánicas (Tong Ling et al., 2007)
Para cada grupo de BTEX En concreto, cuando coexisten los efectos de los enlaces de hidrógeno formados con el agua y los enlaces de hidrógeno intramoleculares sobre la solubilidad y la capacidad de adsorción, actualmente es imposible comparar cuál de los dos efectos es más fuerte, por lo que es imposible determinar el cambio en el contenido de sal de la solución. Si existe un efecto determinista sobre la adsorción. A juzgar por los resultados de este experimento, la relación entre la salinidad y la capacidad de adsorción en equilibrio muestra diferentes formas bajo diferentes condiciones de concentración inicial. Bajo la condición de una concentración inicial de 10 mg/L, la capacidad de adsorción en equilibrio de los cuatro componentes es positiva. correlación con el contenido de sal de la solución, pero cuando la concentración inicial es 30 mg/L, hay una correlación negativa. Por lo tanto, ¿existe una regla determinista para el efecto del contenido de sal en la capacidad de adsorción en equilibrio de BTEX, o existe? dentro de un cierto rango de concentración? Existe una cierta correlación entre los dos, que queda por estudiar más a fondo.
3. Temperatura
La temperatura es una condición externa importante que afecta la adsorción de contaminantes orgánicos. La mayoría de los estudios previos creen que la adsorción es un proceso exotérmico, por lo que para la mayoría de los compuestos, lo es. Cuanto mayor sea la temperatura, más débil será el efecto de adsorción del suelo sobre los compuestos y menor será la cantidad de adsorción. En este experimento, cambiamos las condiciones de temperatura y realizamos pruebas de equilibrio de adsorción en diferentes condiciones de temperatura para explorar la relación entre la capacidad de adsorción en equilibrio y la temperatura, y establecer la relación cuantitativa entre la capacidad de adsorción en equilibrio de los cuatro componentes de BTEX y la temperatura.
Las curvas de la capacidad de adsorción en equilibrio de cada componente en función de la temperatura se muestran en las Figuras 3-21 a 3-24.
Figura 3-21 La capacidad de adsorción del benceno cambia con la temperatura
Figura 3-22 La capacidad de adsorción del tolueno cambia con la temperatura
Figura 3-23 Etilbenceno Cambios en la capacidad de adsorción con la temperatura
Figura 3-24 Cambios en la capacidad de adsorción de m-xileno con la temperatura
Analizando las curvas de la capacidad de adsorción en equilibrio de los cuatro componentes de BTEX como En función de la temperatura, podemos ver que la tendencia básica de todas las curvas es que a medida que aumenta la temperatura, también aumenta la cantidad de adsorción de cada componente de BTEX. Esto es exactamente lo contrario de los resultados de un gran número de estudios anteriores. La razón de este fenómeno puede ser que BTEX es un compuesto orgánico volátil y su solubilidad en agua disminuirá a medida que aumenta la temperatura. El efecto de aumentar la temperatura sobre la reducción de la cantidad de adsorción es menor que el efecto de aumentar la temperatura sobre la reducción de la. solubilidad Esto provocó un aumento en la cantidad de adsorción. Al mismo tiempo, el aumento de temperatura puede hacer que los microporos de la superficie del suelo se expandan aún más y la porosidad aumente, aumentando así el área de superficie y provocando que la capacidad de adsorción aumente a medida que aumenta la temperatura. Rowe et al. (2005) midieron los coeficientes de adsorción y difusión de BTEX en mantas impermeables de bentonita a dos temperaturas y encontraron que los coeficientes de adsorción y difusión eran menores a bajas temperaturas que a altas temperaturas. Bornemann et al. (2007) estudiaron la adsorción de benceno y tolueno en carbón preparado quemándolo a diferentes temperaturas cuando estaban presentes de forma individual o simultánea y encontraron que la temperatura de combustión desempeñaba un papel importante en la adsorción de benceno y tolueno. A altas temperaturas, debido a la expansión de los poros del suelo, la porosidad aumenta y el área superficial aumenta, lo que resulta en un aumento significativo en la capacidad de adsorción.
4. Valor de pH
Este experimento también estudió los cambios en la capacidad de adsorción de BTEX bajo diferentes condiciones de acidez cambiando el valor de pH de la solución, respectivamente, en diferentes rangos de valores de pH. La prueba de equilibrio se realizó en 10 días y se obtuvo la curva de la capacidad de adsorción en equilibrio que cambia con el valor de pH. Los resultados de la prueba se muestran en la Figura 3-25 a la Figura 3-28.
Figura 3-25 La capacidad de adsorción del benceno cambia con el valor del pH
Figura 3-26 La capacidad de adsorción del tolueno cambia con el valor del pH
Figura 3- 27 La cantidad de adsorción de etilbenceno cambia con el valor de pH
Figura 3-28 La cantidad de adsorción de m-xileno cambia con el valor de pH
Se puede ver en la figura que como el valor del pH cambia, la acidez de la solución Las características alcalinas cambiaron, pero la capacidad de adsorción en equilibrio de cada componente de BTEX en el suelo no mostró efectos regulares. Esto puede deberse a que durante el proceso de adsorción, los cambios en el valor del pH pueden afectar el estado del soluto y su grado de estado molecular, iónico o complejo, y también pueden afectar la estabilidad y la adsorción efectiva de las partículas del suelo que forman coloides en el agua. y forma química de los bits, afectando así la movilidad de los contaminantes orgánicos.
El sistema natural del suelo en sí tiene una fuerte capacidad amortiguadora. Después de que la muestra de suelo ha oscilado completamente durante un período de tiempo durante la prueba, la capacidad amortiguadora del suelo en sí debilita el impacto de los cambios en la acidez. características básicas en el sistema sobre las propiedades del suelo y Debido a la influencia del estado de los contaminantes orgánicos, la estructura de todo el sistema no cambió significativamente, por lo que la capacidad de adsorción no cambió regularmente con el cambio en la acidez de la solución, y El valor de pH de todo el sistema puede ser dinámico durante la prueba y cambia, por lo que el efecto de los cambios en el valor de pH sobre la cantidad de adsorción de cada componente de BTEX en el suelo no muestra una cierta regularidad.