酚氰污染物在土壤中吸附實驗研究

李淑輝

(天津環(huán)科源環(huán)?？萍加邢薰?，天津 300450)

酚氰污染物在土壤中吸附實驗研究

李淑輝

(天津環(huán)科源環(huán)保科技有限公司，天津 300450)

采集不同深度土壤樣品，根據(jù)現(xiàn)場酚氰污染物污染水平配制模擬水樣，在正常狀態(tài)和抑菌狀態(tài)兩種情況下，對土壤吸附酚氰污染物進(jìn)行實驗研究。實驗結(jié)結(jié)果表明：土壤對酚氰污染物的吸附符合朗格繆爾(Langmuir)吸附等溫模型，根據(jù)所得的吸附速率常數(shù)可得出吸附量，為下一步土壤修復(fù)提供依據(jù)。

酚氰污染物；土壤吸附 ；吸附模型

唐山焦化產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),在帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時,產(chǎn)生的環(huán)境問題也讓人為之震驚，在焦化工業(yè)區(qū)土壤中污染狀況令人擔(dān)憂。 本文就焦化區(qū)土壤中酚氰污染物在土壤中的吸附行為展開實驗研究,，為土壤修復(fù)提供設(shè)計依據(jù)。

1 實驗準(zhǔn)備

1.1 土壤樣品的采集

采集不同深度未污染的土壤，除去其中的石塊，植物枯葉等雜物，將土壤自然風(fēng)干后用研缽搗碎研細(xì)，過20目篩以備用。土壤按不同深度進(jìn)行編號,見表1。

表1 不同深度的土壤編號

1.2 主要試劑

苯酚、氰標(biāo)準(zhǔn)液、NaOH、K2CrO4、 AgNO3、磷酸、Na2-EDTA、KH2PO4、氯胺、硫酸亞鐵、硫酸銅等。均為分析純級試劑。

1.3 模擬水樣配制(根據(jù)現(xiàn)場酚氰污染物污染水平配制)

表2 模擬水樣污染物濃度

1.4 實驗裝置的準(zhǔn)備

試驗采用直徑90mm有機(jī)玻璃管為滲流土柱外壁。

分別按照采用點土壤的原有分層土進(jìn)行裝柱。按照實驗設(shè)計不同，共裝土柱2個，一個吸附一個做吸附帶生化過程土柱。在有機(jī)玻璃柱的最下方裝有穿孔板，然后裝100mm石英砂和粗砂為承托層，然后分別按順序裝土樣，裝土樣順序自下而上依次為S1-10、S1-9、S1-8….S1-10，每層土厚10cm。

每層裝入土樣質(zhì)量根據(jù)以下公式求取。

其中:m——土層質(zhì)量，g；

h——土層厚度，cm；

r1——晾干前土壤容重；

W1——晾干前土壤含水率；

W2——涼干后土壤含水率；

S——土壤模擬面積(cm2)。

裝樣過程中，使土層盡量均勻并壓實周邊，以避免水流短路，在最上面裝5cm石英砂，防止淋濾水沖散土壤，以達(dá)到均勻布水的目的。

1.5 實驗方法

1.5.1 土壤的動態(tài)土柱模擬實驗(吸附階段)

土柱裝好后，用去離子水對土柱進(jìn)行反沖，趕走土柱中的氣泡，盡可能使土柱中的土樣理化性質(zhì)最大程度接近自然狀況。

反沖結(jié)束后，流干重力水，然后接入實驗用水。

室內(nèi)動態(tài)模擬柱采用2根有機(jī)玻璃柱，一個為正常柱，另一個為抑菌柱。采用馬氏瓶連續(xù)供水，保持進(jìn)水10cm水力壓頭，實驗開始后，每天接水取樣對各土柱中的出水進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)：揮發(fā)酚、氰化物。

上述吸附水樣進(jìn)出水濃度一致時，即進(jìn)入脫附階段，淋洗水用去離子水，沖洗被污染物飽和的土柱特征污染物不能檢出為止。

1.6 檢測方法

揮發(fā)酚：4-氨基安替比林直接光度法

氰化物：異煙酸-巴比妥酸分光光度

2 實驗結(jié)果

2.1 實驗測定結(jié)果

實驗測定結(jié)果見表3、4。

表3 吸附階段取樣瓶中測定結(jié)果

表4 脫附階段取樣瓶中測定結(jié)果

注：開始脫附時，馬氏瓶中各剩1500mL配制水樣。

2.2 數(shù)據(jù)處理

(1)各種狀態(tài)下污染物遷移轉(zhuǎn)化特性曲線：污染物濃度--時間變化曲線。

圖1 吸附階段酚隨時間變化曲線

圖2 吸附階段氰隨時間變化曲線

圖3 脫附階段酚隨時間變化曲線

圖4 脫附階段氰隨時間變化曲線

(2)各種污染物在土壤中的截留曲線：截留量--水土體積比。

圖5 不同水土體積比下酚截留量變化圖

圖6 不同水土體積比下氰截留量變化圖

2.3 吸附模型

一般情況下固液體系的吸附行為，常用朗格繆爾(Langmuir)吸附等溫方程式來描述，其線性表達(dá)式為：

常用Lagergen一級吸附速率方程對吸附速率數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，一級反應(yīng)速率線性表達(dá)式為：

式中：t——吸附時間，min；

q——吸附時間為t是的吸附量；

qe——吸附平衡時的吸附量(mg/g)；

K1——一級吸附速率常數(shù)。

圖7 酚吸附等溫線

3 實驗結(jié)論

(1)從圖1和圖2可以看出，不論是酚和氰在吸附飽和前抑菌狀態(tài)要比正常狀態(tài)流出液污染物濃度要高，最后趨于一致，說明土壤中土著微生物對酚氰有一定的吸附降解作用，從圖3和圖4看，脫附階段抑菌狀態(tài)要比正常狀態(tài)流出液污染物濃度要低，與吸附階段正好相反，可能是由于吸附階段吸附的污染物未來得及降解又被蒸餾水解析出來造成的。

(2)圖5和圖6表明酚氰在土柱中吸附量在初期正常柱和抑菌柱吸附量基本一致，到水土比0.4后正常柱吸附量有所提升，可能是由于初期土著微生物受到抑制，隨著時間的推移微生物逐漸適應(yīng)，在后期表現(xiàn)出生物的吸附降解能力所致。

(3)根據(jù)圖7和圖8，在本實驗條件下，土壤對酚氰污染物的吸附符合朗格繆爾(Langmuir)吸附等溫模型，根據(jù)所得的吸附速率常數(shù)可得出吸附量。

圖8 氰吸附等溫線

[1] 劉 嫻,聞 洋,趙元慧.有機(jī)污染物土壤吸附預(yù)測模型及其影響因素[J].環(huán)境化學(xué),2013(07):1199-1204.

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(本文文獻(xiàn)格式：李淑輝.酚氰污染物在土壤中吸附實驗研究[J].山東化工，2017，46(12)：188-191.)

Pesticide Pollution of Soil Method Experimental Research

LiShuhui

(Tianjin Huankeyuan Environmental Protection Technology Co., Ltd.,Tianjin 300450,China)

Collected soil samples of different depth, according to the field of phenol cyanogen preparation water contamination levels, in the normal state and bacteriostatic state in both cases, the soil adsorption of phenol cyanogen pollutants for experimental research.Experimental results show that: the soil adsorption of phenol cyanide pollutants meet langmuir adsorption isotherm models, according to the adsorption rate constant can be concluded that the adsorption quantity, provide the basis for the next step of soil restoration.

phenol cyanogen pollutants;soil adsorption;adsorption model

2017-04-18

李淑輝(1974—)，女，河北唐山人，畢業(yè)于大連理工大學(xué)化學(xué)系環(huán)境工程專業(yè)，工程師，主要從事工業(yè)廢水治理和環(huán)境影響評價工作。

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1008-021X(2017)12-0188-04