【摘 要】
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再生水或受到污染的地表水通过土壤含水层系统或灌溉下渗时,可能会把一些污染物带到地下水中。卡马西平(carbamazepine,CBZ)是地下水中常检出的一种精神类药物。由于生物炭良好的吸附能力,可将其添加至土壤中以有效吸附回补水中的污染物。本文通过吸附批实验,探究了溶解性有机质(腐殖酸(HA)和小分子有机酸(LMWOAs))对三种商用秸秆(小麦、玉米和水稻)生物炭(制备温度450℃)与蒙脱土在不同
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再生水或受到污染的地表水通过土壤含水层系统或灌溉下渗时,可能会把一些污染物带到地下水中。卡马西平(carbamazepine,CBZ)是地下水中常检出的一种精神类药物。由于生物炭良好的吸附能力,可将其添加至土壤中以有效吸附回补水中的污染物。本文通过吸附批实验,探究了溶解性有机质(腐殖酸(HA)和小分子有机酸(LMWOAs))对三种商用秸秆(小麦、玉米和水稻)生物炭(制备温度450℃)与蒙脱土在不同混合比例条件下吸附CBZ的影响。主要结论如下:(1)三种生物炭所含灰分对吸附CBZ影响不明显。在去除灰分后,三种生物炭对CBZ的吸附分配系数(K_d)值增大范围处于1.0%-19.7%之间,这可能是由于去除灰分后暴露出更多的吸附位点。三种秸秆生物炭对CBZ的吸附机理包括分配作用、孔隙填充等。(2)HA的加入会抑制三种秸秆生物炭对CBZ的吸附作用。随着溶液中HA浓度逐渐增加,生物炭对CBZ的吸附能力先减少后逐渐达到稳定。而同时生物炭对HA的吸附则为先增加后保持稳定。这是由于HA和CBZ竞争生物炭上的吸附位点及HA和CBZ形成复合物两种作用抑制CBZ在生物炭上的吸附。(3)在较高的浓度下,卡马西平在蒙脱土上的吸附创造了有利于氢键相互作用的最佳蒙脱石层间环境,使得等温吸附曲线为“S”型。生物炭添加至蒙脱土的混合体系对CBZ实际吸附能力要大于其理论值。这是由于蒙脱土附着在生物炭表面使得生物炭的比表面积与孔隙体积都增加,增大了生物炭的吸附能力。(4)小分子有机酸(草酸和柠檬酸)加入后阻碍了蒙脱土产生氢键的层间环境,从而抑制蒙脱土对CBZ的吸附。对于生物炭,LMWOAs一方面会使生物炭中存在的有机质溶解抑制吸附,另一方面也会通过增加生物炭的比表面积与孔隙体积促进吸附,这使得LMWOAs对生物炭的吸附性能并未产生明显影响。即使混合物中生物炭只占1%(质量比),它对吸附的贡献仍是主要的,因此溶液中共存小分子有机酸不会对蒙脱土-生物炭混合体系的吸附产生较明显的抑制作用。
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