活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　在有些偏僻地區(qū)的采金工藝是以傳統(tǒng)方式進(jìn)行的，沒有好的規(guī)劃技術(shù)和臨時(shí)設(shè)備。這種傳統(tǒng)的金礦開采工藝是通過使用汞(Hg)來完成的，汞可以將金礦與沙子，泥漿和水結(jié)合并分離出來。除此之外，這個(gè)過程也可以通過使用硼砂來完成。在相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)排放到溝渠中的重金屬廢物的積累可能會(huì)危害環(huán)境。為了克服這種傳統(tǒng)的金礦開采方法所造成的污染，我們嘗試進(jìn)行旨在降低土壤中重金屬強(qiáng)度的研究。我們利用椰殼制成的活性炭作為一種簡便，好用和環(huán)保的治理方法。在這項(xiàng)研究中，測試活性炭吸附金礦區(qū)附近的重金屬廢物。

　　圖1：研究流程圖。

　　土壤樣品采集

　　這項(xiàng)研究是在小型土壤上進(jìn)行的，然后將其注入含有重金屬的礦山廢料中。使用27.5厘米x10厘米x20厘米的水族箱制作土壤模型，每5厘米要釘一次。該釘塞提供了空間，并使重金屬廢物更容易吸收到土壤中。每天注入多達(dá)5毫升的重金屬廢物，直到其積累多達(dá)200毫升。然后將土壤模型分為兩個(gè)區(qū)域：區(qū)域A和區(qū)域B。區(qū)域A的表層土壤被施加了活性炭，而區(qū)域B被留下(圖2和圖3)。每天都用蒸餾水稀釋微型土壤，以保持土壤濕度。

　　圖2：注入重金屬廢物的土壤樣品。

　　圖3:區(qū)域A留有活性炭，而區(qū)域B留有。

　　活性炭和測試樣品的處理

　　SEM-EDS測試使用了三個(gè)樣本，即A區(qū)域樣本，B區(qū)域樣本和原始土壤樣本。分析了這三個(gè)樣品。尋找的參數(shù)是充當(dāng)污染物的重金屬元素。該測試的結(jié)果顯示了土壤中存在的元素的質(zhì)量百分比。掃描電鏡是一種用于表面觀察的工具，其焦點(diǎn)深度大于光學(xué)顯微鏡，可以直接觀察復(fù)雜的表面而無需復(fù)制。SEM圖像顯示出樣品的形態(tài)狀態(tài)，顯示出大小不規(guī)則的團(tuán)塊。同時(shí)，EDS分析非常適合揭示樣品中的化學(xué)元素和化合物。EDS的元素映射將為對象表面上的每個(gè)元素賦予不同的顏色，并定量分析每個(gè)元素的百分比。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

　　根據(jù)SEM-EDS測試，原始土壤樣品，A區(qū)樣品和B區(qū)樣品中存在的元素如圖4，圖5和圖6所示。由于汞易于氧化，B區(qū)樣品中大量元素O被稱為氧化影響。這表明傳統(tǒng)金礦開采過程確實(shí)使用汞將沙子和泥漿分離出金礦。

　　重金屬可分為兩種，重金屬和非重金屬

　　重金屬：諸如生物所需的鋅，銅，鐵，鈷，錳和硒，但是如果過量會(huì)產(chǎn)生毒性

　　非重金屬：像Hg，Cd，Pb，Sn，Cr(VI)和As一樣，都是有毒金屬。這種重金屬會(huì)對人體健康產(chǎn)生不利影響。這些化合物本質(zhì)上不會(huì)受到破壞，也不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌�形式�?/p>

　　已知土壤樣品中含有重金屬，其中包括Fe，Cu，Zn，Hg和Pb。區(qū)域A中的銅成分低于區(qū)域B，該條件表明活性炭吸收了土壤中的金屬含量。同時(shí)，EDS測試結(jié)果中未列出其他重金屬的含量，這是因?yàn)榕c樣品中所含的其他元素相比，重金屬的含量較低。但是，元素映射圖顯示，B區(qū)土壤樣品(圖6)中的重金屬含量(例如Hg和Pb)非常高，然后是A區(qū)土壤和原始土壤樣品(圖4和圖5)。

　　圖4:原始土壤樣品的元素圖。

　　面積A土壤樣品(圖5)是被重金屬廢物污染并涂有活性炭的區(qū)域，已知重金屬含量低，甚至低于原始土壤樣品的含量。從重金屬元素(Fe，Cu，Zn，Hg和Pb的顏色指示)可以看出，B區(qū)域土壤樣品(圖6)中被重金屬廢物污染的區(qū)域已知重金屬含量很高。(如圖6所示)。檢測到更多顏色指示符，意味著樣品包含更多元素。

　　圖5:有放置活性炭的A區(qū)土壤樣品。

　　根據(jù)元素映射圖像的結(jié)果，已知A區(qū)土壤樣品中的重金屬(Fe，Cu，Zn，Hg和Pb)含量小于B區(qū)土壤樣品和原始土壤樣品。這種情況表明，用椰殼制成的活性炭可以很好地修復(fù)土壤中的重金屬。

　　圖6:B區(qū)土壤樣品(被重金屬廢物污染)的元素圖。

　　總結(jié)得出根據(jù)SEM-EDS測試的結(jié)果和所做的分析，可以得出結(jié)論，椰殼活性炭是一種有用的材料，可作為土壤中超標(biāo)重金屬的修復(fù)劑。這樣就可以將小型研究應(yīng)用于金礦地區(qū)和周圍環(huán)境，以減少重金屬廢物造成的負(fù)面影響。

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