酚氰污染物在土壤中吸附实验研究

李淑辉

(天津环科源环保科技有限公司，天津 300450)

酚氰污染物在土壤中吸附实验研究

李淑辉

(天津环科源环保科技有限公司，天津 300450)

采集不同深度土壤样品，根据现场酚氰污染物污染水平配制模拟水样，在正常状态和抑菌状态两种情况下，对土壤吸附酚氰污染物进行实验研究。实验结结果表明：土壤对酚氰污染物的吸附符合朗格缪尔(Langmuir)吸附等温模型，根据所得的吸附速率常数可得出吸附量，为下一步土壤修复提供依据。

酚氰污染物；土壤吸附 ；吸附模型

唐山焦化产业发达,在带来经济效益的同时,产生的环境问题也让人为之震惊，在焦化工业区土壤中污染状况令人担忧。 本文就焦化区土壤中酚氰污染物在土壤中的吸附行为展开实验研究,，为土壤修复提供设计依据。

1 实验准备

1.1 土壤样品的采集

采集不同深度未污染的土壤，除去其中的石块，植物枯叶等杂物，将土壤自然风干后用研钵捣碎研细，过20目筛以备用。土壤按不同深度进行编号,见表1。

表1 不同深度的土壤编号

1.2 主要试剂

苯酚、氰标准液、NaOH、K2CrO4、 AgNO3、磷酸、Na2-EDTA、KH2PO4、氯胺、硫酸亚铁、硫酸铜等。均为分析纯级试剂。

1.3 模拟水样配制(根据现场酚氰污染物污染水平配制)

表2 模拟水样污染物浓度

1.4 实验装置的准备

试验采用直径90mm有机玻璃管为渗流土柱外壁。

分别按照采用点土壤的原有分层土进行装柱。按照实验设计不同，共装土柱2个，一个吸附一个做吸附带生化过程土柱。在有机玻璃柱的最下方装有穿孔板，然后装100mm石英砂和粗砂为承托层，然后分别按顺序装土样，装土样顺序自下而上依次为S1-10、S1-9、S1-8….S1-10，每层土厚10cm。

每层装入土样质量根据以下公式求取。

其中:m——土层质量，g；

h——土层厚度，cm；

r1——晾干前土壤容重；

W1——晾干前土壤含水率；

W2——凉干后土壤含水率；

S——土壤模拟面积(cm2)。

装样过程中，使土层尽量均匀并压实周边，以避免水流短路，在最上面装5cm石英砂，防止淋滤水冲散土壤，以达到均匀布水的目的。

1.5 实验方法

1.5.1 土壤的动态土柱模拟实验(吸附阶段)

土柱装好后，用去离子水对土柱进行反冲，赶走土柱中的气泡，尽可能使土柱中的土样理化性质最大程度接近自然状况。

反冲结束后，流干重力水，然后接入实验用水。

室内动态模拟柱采用2根有机玻璃柱，一个为正常柱，另一个为抑菌柱。采用马氏瓶连续供水，保持进水10cm水力压头，实验开始后，每天接水取样对各土柱中的出水进行监测，监测数据：挥发酚、氰化物。

上述吸附水样进出水浓度一致时，即进入脱附阶段，淋洗水用去离子水，冲洗被污染物饱和的土柱特征污染物不能检出为止。

1.6 检测方法

挥发酚：4-氨基安替比林直接光度法

氰化物：异烟酸-巴比妥酸分光光度

2 实验结果

2.1 实验测定结果

实验测定结果见表3、4。

表3 吸附阶段取样瓶中测定结果

表4 脱附阶段取样瓶中测定结果

注：开始脱附时，马氏瓶中各剩1500mL配制水样。

2.2 数据处理

(1)各种状态下污染物迁移转化特性曲线：污染物浓度--时间变化曲线。

图1 吸附阶段酚随时间变化曲线

图2 吸附阶段氰随时间变化曲线

图3 脱附阶段酚随时间变化曲线

图4 脱附阶段氰随时间变化曲线

(2)各种污染物在土壤中的截留曲线：截留量--水土体积比。

图5 不同水土体积比下酚截留量变化图

图6 不同水土体积比下氰截留量变化图

2.3 吸附模型

一般情况下固液体系的吸附行为，常用朗格缪尔(Langmuir)吸附等温方程式来描述，其线性表达式为：

常用Lagergen一级吸附速率方程对吸附速率数据进行处理，一级反应速率线性表达式为：

式中：t——吸附时间，min；

q——吸附时间为t是的吸附量；

qe——吸附平衡时的吸附量(mg/g)；

K1——一级吸附速率常数。

图7 酚吸附等温线

3 实验结论

(1)从图1和图2可以看出，不论是酚和氰在吸附饱和前抑菌状态要比正常状态流出液污染物浓度要高，最后趋于一致，说明土壤中土著微生物对酚氰有一定的吸附降解作用，从图3和图4看，脱附阶段抑菌状态要比正常状态流出液污染物浓度要低，与吸附阶段正好相反，可能是由于吸附阶段吸附的污染物未来得及降解又被蒸馏水解析出来造成的。

(2)图5和图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，随着时间的推移微生物逐渐适应，在后期表现出生物的吸附降解能力所致。

(3)根据图7和图8，在本实验条件下，土壤对酚氰污染物的吸附符合朗格缪尔(Langmuir)吸附等温模型，根据所得的吸附速率常数可得出吸附量。

图8 氰吸附等温线

[1] 刘 娴,闻 洋,赵元慧.有机污染物土壤吸附预测模型及其影响因素[J].环境化学,2013(07):1199-1204.

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[3] 刘 娴,闻 洋,赵元慧. 有机污染物土壤吸附预测模型及其影响因素[J]. 环境化学,2013(07):1199-1204.

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(本文文献格式：李淑辉.酚氰污染物在土壤中吸附实验研究[J].山东化工，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

李淑辉(1974—)，女，河北唐山人，毕业于大连理工大学化学系环境工程专业，工程师，主要从事工业废水治理和环境影响评价工作。

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