环境污染是当今人类追求能源所面临的主要危险之一。在尼日利亚，石油勘探和开采活动一再使环境暴露于碳氢化合物泄漏的影响。本研究旨在通过改变污染物用量，吸附剂用量和时间，研究椰壳活性炭处理Escravous原油污染土壤的潜力。本研究已经清楚地证明，当用水以20w / w的比率均化并在大气温度下研究时，来自椰壳的活性炭（ACCS）可用于显着提高土壤中石油烃的降解速率。在修复过程32天后实现了显着降解。当土壤与ACCS的比例和原油与ACCS的比值为48 w / w时，石油烃（TPH）从43.56到18.78残留（mg / L）。当原油与ACCS的比例为1：1.5（BX1）样品代码时，TPH也从初始浓度28.92 mg / L降至2.83 mg / L，而以0.5：1.5比例实现THP降低13.63 mL原油到ACCS（CX1）样本代码。三（3）项结果的AX1，BX1和CX1的治疗率和治疗百分比分别为0.77,0.82和0.43（mg / L）/天，分别为56.88％，90.22％和92.97％。与AX1和CX1相比，比率为1：1.5的BX1方法具有更高的比率和百分比修复更有希望。对植物和动物都很重要的铅几乎降低到零（0）百分比。

关键词

活性炭 ; 吸附; 农业废物; 受污染的土壤; 原油; 整治; 总石油烃

介绍

在尼日利亚的不同时期，许多重大的漏油事件发生在各个地方。其中一些主要报道的漏油事件包括雪佛龙1978年的Escravos漏油事件，涉及约30万桶; 壳牌石油开发公司的Forcados码头油箱也在1978年失效，大约有58万桶，1980年德士古Funiwa-5油井大约有40万桶。其他重大漏油事件事件包括杰西火灾事件，该事件在1998年在三角州杰西市宣布了大约一千人的生命，最近的雪佛龙福尼瓦爆炸导致两人死亡，KS Endeavor钻井平台被烧毁。考虑到由于开采和勘探活动造成的大量石油泄漏以及对生态系统的负面影响，需要立即对污染场地进行紧急清理。实现这一目标的最有效方法是使用补救技术[ 1 ]。

生物修复被定义为使用微生物或植物从环境中解毒或去除有机或无机 异生物质化合物的过程，是一种修复选项，为环境退化问题提供绿色技术解决方案[ 2 ]。石油降解的物理化学方法伴随的负面后果使生物替代或生物降解更具吸引力。它具有成本效益，不涉及高技术技术，使其可以接受并适用于世界上所有国家[ 3 ]。尽管生物修复具有很大的优势，但现在这种方法仅用于所有土壤处理的约5％。土壤效益低的原因之一生物修复是化学污染物对微生物和植物的高毒性。这种现象通常限制了这种方法用于高度污染的土壤。用天然吸附剂修改土壤有助于克服这个问题。我们建议应用AC加速高污染土壤的生物修复，并在俄罗斯克拉斯诺达尔地区意外泄漏17吨除草剂敌稗（3'，4'-二氯丙酰苯胺）后成功使用这种方法清洁土壤。在AC存在下，TNT（2,4,6-三硝基甲苯）和PCB在土壤中的加​​速降解和/或解毒[ 4 ]。

已经开发了许多污染土壤的修复技术，例如物理，化学降解，光降解。然而，大多数方法在完全修复污染土壤方面具有一些缺点。这些方法中的一些留下了与其母体化合物相比对环境更具毒性的子化合物。生物方法提供了最好的环境友好技术来修复碳氢化合物和重金属污染的土壤，因为它利用了土壤中的土着微生物的能力将碳氢化合物和重金属分解成无害物质[ 2 ]。

活性炭从农业废弃物碳如树树皮，锯末，麸皮（小麦，大米），皮（小麦，大米，黑克），壳（花生，椰子，榛子，核桃仁，棉籽），废叶（茶叶，阿勃勒），茎（棉花，葡萄，向日葵），果皮（苹果，香蕉，橘子），和其他（咖啡豆，生物炭，水葫芦，大豆壳，甘蔗渣，麻风树脱油蛋糕，玉米玉米芯，甜菜渣等）可用作吸附剂去除污染物，尤其是重金属 [ 5 ]。

用于活性炭合成的常见天然前体包括煤，石油焦，沥青，木材，坚果壳，泥炭，褐煤，以及更奇特的天然前体包括淀粉，蔗糖，玉米粒，叶子，咖啡渣和稻草。更先进的活性炭（AC）具有更好的孔隙率，可再现的性能和更均匀的微观结构和孔隙，由合成聚合物生产，如聚丙烯腈（PAN），聚偏二氯乙烯（PVDC），聚糠醇（PFA），聚氯乙烯（PVC） ，聚吡咯（PPy），聚苯胺（PANI），聚二乙烯基苯（PDVB），仅举几例[ 6 ]。

事实上，大多数富含碳的有机材料在热分解时不会融合，可用作前体。活化过程一般分为两类：（1）热（也称为物理）和（2）化学。通过物理活化生产AC包括前体的碳化（通过在惰性气氛中热分解除去非碳物质）和气化（通过在氧化剂如CO 2，H 2的退火过程中通过部分蚀刻碳来形成孔隙率O，或两者的混合物）[ 6 ]。

在选择用于制备活性炭的原料时考虑的因素是碳含量，无机物含量（灰分），密度和挥发物含量，该国供应的稳定性，潜在的活化程度，材料成本和储存时的降解。良好的活化材料必须富含碳，具有低灰分和足够的挥发物含量。它也必须随时可用且价格低廉。

对于生物体产生的每种有机化合物，生态系统中都有一种酶可以使该物质生物降解。该酶会破坏物质，并在生命的生物化学中回收其成分。生物圈的演化是一种自我但有限的物质和内部和谐的物质和反应。

本研究的目的是研究应用ACCS从原油中去除TPH的可能性，速率和百分比修复作为克服当前工业程序技术问题的有希望的替代方案。难以找到一种选择性吸附金属化合物但不吸附（或仅微弱吸附）共存芳烃和烯烃的吸附剂。已经研究了从不同前体获得的活性炭的吸附容量，以从液态烃溶液中除去烃化合物。

材料和方法

物料

用于这项工作的主要原材料是从卡杜纳炼油和石化公司（KRPC）获得的Escravous原油，以及从包装尼日利亚的Muda Lawan市场获得的椰子壳。从市场上的一个椰子销售者的废物袋收集壳。此外，使用的土壤样品来自Abubakar Tafawa Balewa University Farm Bauchi。

方法

研究区位于尼日利亚包奇州Bauchi的Abubakar Tafawa Balewa大学农舍，坐标为：10°18'57''N，09°50'39''E，人口为2,369,266名男性，2,283,800名女性。截至2006年人口普查[ 7 ]，共计4,653,066 。环境适度干燥，2015年4月至6月期间的平均温度为25 - 29°C。

土壤和椰子壳分析

土壤和椰子壳的物理化学分析在Jos Nigeria的国家冶金开发中心进行，然后进行实验设置，以确定土壤和椰子壳样品中存在的元素的五分位数，并确定项目是否区域（土壤）是原始的。土壤中存在的低浓度元素表明环境是原始的，并且过去没有受到任何重大的碳氢化合物污染。用便携式防水pH计（Jenway，3150，USA）测量土壤的pH，同时使用便携式温度计（Hanana H1-93510，USA）测量温度[ 8 ]。

原料准备

用作生产活性炭的原料的椰子壳是从包装州尼日利亚的Kasuwan Gwari市场收集的。用自来水洗涤几次，最后用蒸馏水洗涤。将椰子壳样品在120℃下在电烤箱（铁盒型）中干燥24小时以除去过量的水含量和一些挥发性组分直至恒重。然后，将干燥的样品压碎成较小的尺寸并在室温下储存用于浸渍。

将所需质量的压碎的椰子壳样品在水中浸泡24小时，然后倾析，然后加入稀释浓度为30％的Tetraoxosulphate（IV）酸（H 2 SO 4）溶液24小时。 。使用电烘箱在120℃的温度下在氧气存在下干燥椰子壳样品12小时。将浸渍的椰子壳样品在马弗炉中在700℃的温度下在无氧条件下加热1小时。使产生的活性炭冷却; 然后将其贴上标签并储存在气密的封闭塑料容器中。

通过洗涤碳化椰子壳除去活化剂。使用热的稀氢氧化钾（KOH）来制备活性炭，使得固液比为1:10（g / cm 3）。然后将混合物在室温下在锥形瓶中放置过夜。24小时后，将上清液在滤纸中滗析，然后连续三次洗涤并用水倾析。在最后一次洗涤期间，将每个样品的全部活性炭转移到滤纸上并用蒸馏水洗涤并继续洗涤直至pH值约为7（中性阶段）。然后将活性炭在110℃的温度下干燥2小时，并保持在密闭的塑料瓶中并仔细标记。

实验设计

在该实验中，二十七（27）个场单元（塑料容器）用作处理选项（即，选项AX1，AX2，AX3，AY1，AY2，AY3，AZ1，AZ2，AZ3），BX1至BZ3和CX1至CZ3。每个容器用7.2公斤土壤样品制成25厘米×25厘米×10厘米的床。这样做是为了控制土壤的深度，暴露的表面积，温度，营养物浓度和氧气的可用性。床也可以作为附近陆地或牢房的控制; 因为设计是以这样的方式进行的，因为实验是在降雨期间（2015年4月至6月）进行的，因此从一个地方到另一个地方的流体运动受到完全限制。本报告最多考虑了九（9）个现场电池（塑料容器）AX1，AX2，AX3，BX1，BX2，BX3，CX1，CX2和CX3，它们同样充满了7。来自Bauchi的Abubakar Tafawa Balewa大学农场的2公斤花园土壤。然后分别用150mL，100mL和50mL原油（Escravos light）污染田间细胞; 从卡杜纳炼油和石化公司（KRPC）获得。将该装置用每个细胞的土壤与水的比例20（w / w）润湿，混合并静置24小时。目标是模拟重大泄漏的条件。然后收集土壤样品用于从每个田间细胞分析。所有治疗应用在48小时后开始。此后，通过改变每个剂量，分别将150g，100g和50g颗粒状活性炭施加到所有样品上。通过耕种间歇混合土壤样品以增加田间细胞的通气。实验设置允许以五（5）天的间隔标准化; 收集样品并分析残留的总石油烃。实验条件和样品代码或处理选项的详细描述如下所示表1。

表1：实验条件和样品代码。

溶剂萃取残留的TPH

将20克（20克）每个田间细胞的土壤样品引入含有50毫升己烷的分液漏斗中，然后剧烈摇动10分钟并用Watman No.1滤纸过滤，收集滤液。一个干净的锥形瓶。转移到顶点后用光度计（Wagtech 7100）进行分析。这是通过简单地将顶点瓶插入光度计并读取读数来完成的。

结果与讨论

在实验设置之前进行土壤和椰子壳的物理化学分析以确定存在的元素的五分位数。表2中显示了在实验开始之前土壤研究区域和椰子壳样品的物理化学性质的详细结果。

表2：实验开始前土壤的XRF分析。

图1表示在恒定原油量下进行的TPH修复实验结果; 而活性炭剂量在每个样品场细胞（AX1，AX2和AX3）中分别以150g，100g和50g变化。然而，它表明修复随着活性炭（150g）剂量的增加而增加。最佳补救措施是在AX1获得的。

该数据代表图2中在100mL恒定原油下进行的修复实验的结果，而活化碳剂量在每个样品场细胞（BX1，BX2和BX3）中以150g，100g和50变化。 g分别。从图2中可以看出，修复随着活性炭（150 g）剂量的增加而增加。在BX1获得了最好的补救措施。

数据代表图3中关于在50mL恒定原油下进行的修复实验的图表，并且在150g，100g和50g的每个样品场细胞（CX1，CX2和CX3）中改变活性炭剂量。分别。在图3中清楚地示出补救与增加活性炭（150克）的剂量增加。在CX1获得了最好的补救措施。

在这个时刻，有必要强调观察，即在修复32天后，考虑到具有最高修复速率的样品AX1，TPH水平从43.56降至18.78gm / L，而样品CX3具有最低的TPH降解速率。比较从图1-3中获得的结果表明活性炭的吸附过程。随着后续样品的TPH测试或测定，趋势发生变化，表明具有较高活性炭剂量的田间细胞具有更好的修复作用。

在本研究中，如图5所示，应用最低活性炭（50 g）剂量表明在施用32天后样品AX3，BX3和CX3中TPH的去除率分别为约15.13％，31.61％和58.28％。但当加入高剂量的活性炭（150 g）时，在同一时期土壤样品代码AX1，BX1和CX1中有利于修复56.88％，90.22％和92.97％的TPH，结果更好。与Ref。进行的类似研究相比。[ 3 ]，碳氢化合物对土壤酸度的影响，因为它可以防止碱性盐的浸出，并导致有机酸的产生。污染后5天取样时土壤pH值明显增加[ 9之前已经报道了土壤pH值的这种变化，这种变化可能在有机衰变过程中产生，这可能导致酸和碱形成化学物质的形成。然而，当应用修复处理时，在表3中的第30天结束时，选项的平均pH值从5.21降至4.08 。在研究期间观察到的pH范围突出了这样的观点，即pH值在酸性中性土壤上的土壤最适合农业。

表3：在实验开始之前椰子壳的XRF分析。

然而，表4显示，样品代码AX1，BX1和CX1的修复速度更快，分别为0.77,0.82和0.43 mg / L /天，而修复百分比分别为56.88,90.22和92.97％。

表4： A，B和C样品的总石油烃（TPH），速率和修复百分比。

来自图4的数据还推断出修复率和修复百分比有希望分别为0.82mg / L /天和90.22％。因此，强烈建议将样本代码BX1的比例组合用于此类修复练习（1：1.5）。

在表5和6中镁，铝，磷，硫，钙，铁，锰，锌和锶铅的元素组成修复研究减少之后，从XRF分析揭示。但是，在锰，锌和铅等元素中进行修复。特别是，虽然在表5-7中观察到硅和钾的修复后增加约50％，但是分别作为最有希望的三（3）个样品AX1，BX1和CX1。在土壤修复后，所有样品几乎与原始土壤样品相当。然而，玉米播种在处理过的（设置）土壤样本中存活。

表 5：32天修复后土壤样品AX1的XRF分析。

表 6：32天修复后土壤样品BX1的XRF分析。

表 7：32天修复后土壤样品CX1的XRF分析。

结论

石油泄漏是由人为错误和粗心造成的，但有时是由飓风或地震等自然灾害引起的。然而，恐怖分子，战争国家，破坏和加油或非法倾销者的故意行为证明石油泄漏并非总是偶然的。本研究清楚地表明，椰子壳中的活性炭可用于显着提高生物降解速率土壤中的石油烃与水和适当的通风组合使用。施用32天后实现的显着生物降解表明，本研究中使用的修复方法在经济上合理地适用于农业废弃物，在一天中有效，并且有效率（1） ：1）以AX1表示，（1：1.5）以BX1表示，（1/2：1.5）表示CX1。总之，代码BX1的修复率和百分比最好分别为0.82 mg / L /天和90.22％。因此，他推荐用于此类补救行动的样本代码BX1的比例组合即（1：1.5）。

建议

还应鼓励使用其他农产品进行一系列试验，以免费为当地材料开辟机会。

应优化颗粒状ACCS的模拟和污染土壤的修复; 节省成本，最大化利润。

(责任编辑：活性炭网) 织梦二维码生成器