生物炭吸附重金屬動力學模型以及滲流規(guī)律

1、生物炭對垃圾滲濾液的吸附動力學模型以及擴散模型的建立匯報人：李勇導師：饒運章教授二、生物炭吸附的化學動力學模型二、生物炭吸附的化學動力學模型三、垃圾滲濾液的擴散模型的建立三、垃圾滲濾液的擴散模型的建立報告內容一、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）是由生物質在缺氧或低氧條件下經高溫裂解（通常700）產生的高度炭化多孔物質，根據生物質材料的來源，生物炭可分為秸稈炭、木炭、畜禽糞便炭等。 特點： 低于700條件下產生的生物炭溫度越高其表面官能團越多，持水量越大，孔隙率越大，CEC越高，堿性越強，對酸性土地重金屬的吸附效果越好。【1】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，經厭氧發(fā)酵“有機物分解雨水沖淋等一系列復雜的物理化學作用后形成的一種高濃度有機廢液。【7】 我國垃圾成分中有機物占20%-40%，垃圾的降解主要是對有機物的降解?！?】 垃圾滲濾液中的重金屬以沉淀作用為主，常常吸附在土壤當中，在處理滲濾液的同時也要對受重金屬污染的土壤進行治理【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對生物處理過程產生嚴重抑制作用理帶來一定的難度?！?4】生物炭顆粒協同垃圾滲濾液遷移影響因素1、土壤環(huán)境2、土壤異質性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中的沉積速

3、率提高，滯留在石英砂中的生物炭數量增加，出水中生物炭濃度明顯降低。當pH 降低時，生物炭顆粒所帶的負電荷減少，雙電層減弱，靜電排斥也會減弱，導致生物炭顆粒更容易團聚，運動能力降低?！?5】土壤異質性影響（以腐殖酸和鐵的氫氧化物為例） 隨著土壤中腐殖質的濃度增加，生物炭顆粒的遷移能力增強，生物炭顆粒與土壤顆粒之間的靜電排斥力增強，生物炭顆粒不容易吸附在土壤顆粒表面，不容易產生滯留而土壤中的鐵的氫氧化物則會在土壤顆粒的表面形成一層薄膜，薄膜表面的正電荷會與生物炭顆粒表面的負電荷產生靜電吸引，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3、垃圾滲濾液的處理效果與投加量呈正相關關系4、微生物活性提高 常規(guī)的生物碳吸附化學動力學模型為Langmuir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?；瘜W動力學模型及理論模型選擇1bpbpexpaEbaRTmnn1mmppnn bn0pp=pk1Henry定律BET動力學模型(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物，而且還有相當多的重金屬離子，實用L方程建模不

5、符合實際條件，因為L模型建模前提是單分子層的吸附，并且假設生物炭的表面質地均一，因而此處使用BET動力學模型建模，其優(yōu)點在于考慮到單分子層吸附的內層吸附熱為常數以及第二層往后的吸附熱等同于凝聚熱，是更加符合實際的吸附模型。動力學模型選擇擴散模型的建立假設：(1)污染源的濃度函數是已知或可以通過監(jiān)測已知的(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散符合傅里葉熱傳導定律(4)垃圾填埋場中土體是各向同性的，垃圾滲濾液在土體中的擴散系數k是常數(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)域內由于濃度改變所需物質等于通過進入D內的物質與這段時間內D內提供的物質的和，即：第一邊界條件：給出垃圾填埋場區(qū)域邊界上的物質濃度第二邊界條件：如果已知單位時間內通過t2上單位面積從垃圾填埋場中向外擴散的物質，即已知物流強度q（X，Y，Z，t)第三邊界條件：如果已知周圍物質的濃度 (X，Y,Z，t)，假定物質擴散量與濃度差成正比，即q=h(u- )擴散模型的定解擴散系數k和物質容量系數C 擴散系數對應于熱傳導問題中的對流系數，包括滲透、毛細滲透、擴散等，且擴散系數隨污染物的濃度和土體成份變化而變化。單個單元內，擴散系數k是相同