生物炭吸附重金屬動(dòng)力學(xué)模型以及滲流規(guī)律

1、生物炭對(duì)垃圾滲濾液的吸附動(dòng)力學(xué)模型以及擴(kuò)散模型的建立匯報(bào)人：李勇導(dǎo)師：饒運(yùn)章教授二、生物炭吸附的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型二、生物炭吸附的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型三、垃圾滲濾液的擴(kuò)散模型的建立三、垃圾滲濾液的擴(kuò)散模型的建立報(bào)告內(nèi)容一、生物炭吸附垃圾滲濾液的可行性一、生物炭吸附垃圾滲濾液的可行性生物炭介紹 生物炭（Biochar）是由生物質(zhì)在缺氧或低氧條件下經(jīng)高溫裂解（通常700）產(chǎn)生的高度炭化多孔物質(zhì)，根據(jù)生物質(zhì)材料的來源，生物炭可分為秸稈炭、木炭、畜禽糞便炭等。 特點(diǎn)： 低于700條件下產(chǎn)生的生物炭溫度越高其表面官能團(tuán)越多，持水量越大，孔隙率越大，CEC越高，堿性越強(qiáng)，對(duì)酸性土地重金屬的吸附效果越好?！?】垃圾滲

2、濾液介紹 垃圾滲濾液垃圾滲濾液是垃圾在填埋過程中，經(jīng)厭氧發(fā)酵“有機(jī)物分解雨水沖淋等一系列復(fù)雜的物理化學(xué)作用后形成的一種高濃度有機(jī)廢液?！?】 我國(guó)垃圾成分中有機(jī)物占20%-40%，垃圾的降解主要是對(duì)有機(jī)物的降解?！?】 垃圾滲濾液中的重金屬以沉淀作用為主，常常吸附在土壤當(dāng)中，在處理滲濾液的同時(shí)也要對(duì)受重金屬污染的土壤進(jìn)行治理【3】 垃圾滲濾液中含有10多種金屬離子,其中的重金屬離子會(huì)對(duì)生物處理過程產(chǎn)生嚴(yán)重抑制作用理帶來一定的難度?！?4】生物炭顆粒協(xié)同垃圾滲濾液遷移影響因素1、土壤環(huán)境2、土壤異質(zhì)性3、土壤水相飽和度土壤環(huán)境影響（以pH值為例）： 隨著pH的降低，生物炭在土壤多孔介質(zhì)中的沉積速

3、率提高，滯留在石英砂中的生物炭數(shù)量增加，出水中生物炭濃度明顯降低。當(dāng)pH 降低時(shí)，生物炭顆粒所帶的負(fù)電荷減少，雙電層減弱，靜電排斥也會(huì)減弱，導(dǎo)致生物炭顆粒更容易團(tuán)聚，運(yùn)動(dòng)能力降低?！?5】土壤異質(zhì)性影響（以腐殖酸和鐵的氫氧化物為例） 隨著土壤中腐殖質(zhì)的濃度增加，生物炭顆粒的遷移能力增強(qiáng)，生物炭顆粒與土壤顆粒之間的靜電排斥力增強(qiáng)，生物炭顆粒不容易吸附在土壤顆粒表面，不容易產(chǎn)生滯留而土壤中的鐵的氫氧化物則會(huì)在土壤顆粒的表面形成一層薄膜，薄膜表面的正電荷會(huì)與生物炭顆粒表面的負(fù)電荷產(chǎn)生靜電吸引，使生物炭更容易粘附在土壤顆粒表面，遷移能力大大減弱。【16】生物炭添加對(duì)垃圾滲濾液的影響（相比原工藝）【9】

4、：1、COD除去量增加30%2、添加量與生物降解量呈正相關(guān)3、垃圾滲濾液的處理效果與投加量呈正相關(guān)關(guān)系4、微生物活性提高 常規(guī)的生物碳吸附化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型為L(zhǎng)angmuir方程所建立的模型，其模型如下: 其中：令 得到 利用 作圖可得吸附模型圖。化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型及理論模型選擇1bpbpexpaEbaRTmnn1mmppnn bn0pp=pk1Henry定律BET動(dòng)力學(xué)模型(1)(1)mnCxnxxCx0exp1expllEpxgRTpEgRT0pxp0011()mmpCpn ppn Cn CpBET方程的線性式： 由于垃圾滲濾液的組分不僅有大量的有機(jī)物，而且還有相當(dāng)多的重金屬離子，實(shí)用L方程建模不

5、符合實(shí)際條件，因?yàn)長(zhǎng)模型建模前提是單分子層的吸附，并且假設(shè)生物炭的表面質(zhì)地均一，因而此處使用BET動(dòng)力學(xué)模型建模，其優(yōu)點(diǎn)在于考慮到單分子層吸附的內(nèi)層吸附熱為常數(shù)以及第二層往后的吸附熱等同于凝聚熱，是更加符合實(shí)際的吸附模型。動(dòng)力學(xué)模型選擇擴(kuò)散模型的建立假設(shè)：(1)污染源的濃度函數(shù)是已知或可以通過監(jiān)測(cè)已知的(2)離污染源一定距離以外污染物的濃度為0(3)垃圾滲濾液在土體中的擴(kuò)散符合傅里葉熱傳導(dǎo)定律(4)垃圾填埋場(chǎng)中土體是各向同性的，垃圾滲濾液在土體中的擴(kuò)散系數(shù)k是常數(shù)(5)暫且不考慮垃圾滲濾液在土體中的分解方程建立思想：D區(qū)域內(nèi)由于濃度改變所需物質(zhì)等于通過進(jìn)入D內(nèi)的物質(zhì)與這段時(shí)間內(nèi)D內(nèi)提供的物質(zhì)的和，即：第一邊界條件：給出垃圾填埋場(chǎng)區(qū)域邊界上的物質(zhì)濃度第二邊界條件：如果已知單位時(shí)間內(nèi)通過t2上單位面積從垃圾填埋場(chǎng)中向外擴(kuò)散的物質(zhì)，即已知物流強(qiáng)度q（X，Y，Z，t)第三邊界條件：如果已知周圍物質(zhì)的濃度 (X，Y,Z，t)，假定物質(zhì)擴(kuò)散量與濃度差成正比，即q=h(u- )擴(kuò)散模型的定解擴(kuò)散系數(shù)k和物質(zhì)容量系數(shù)C 擴(kuò)散系數(shù)對(duì)應(yīng)于熱傳導(dǎo)問題中的對(duì)流系數(shù)，包括滲透、毛細(xì)滲透、擴(kuò)散等，且擴(kuò)散系數(shù)隨污染物的濃度和土體成份變化而變化。單個(gè)單元內(nèi)，擴(kuò)散系數(shù)k是相同