土壤中煤源颗粒对有机污染物的吸附、解吸研究

煤炭开采及加工过程中向土壤及地下水环境引入大量煤炭颗粒，由于煤炭富含多环芳烃（PAHs）等有机污染物，因此可能作为污染源，对土壤及地下水造成污染。此外，土壤环境中的煤炭颗粒对一些外源疏水性有机污染物具有很强的吸附能力，从而影响着这些有机污染物在土壤含水带中的分布和迁移。本项目拟围绕煤炭的结构组成和有机污染物在煤炭颗粒上的吸附/解吸机制等科学问题，采用微观实验手段（包括FTIR、13C NMR、XRD、紫外可见等）与宏观吸附/解吸实验、柱实验相结合的方法，研究煤炭的地质学特性及结构特性、有机污染物的理化性质、老化效应、水化学条件等因素对煤吸附/解吸有机污染物行为的影响，煤屑胶体、煤源溶解态有机质（DOM）在饱和含水带的运移规律及对有机污染物易化传输的关键机制，发展有机污染物吸附/解吸理论，为土壤及地下水环境中有机污染物的控制提供理论指导。

煤炭的开采及加工过程向土壤及地下水环境引入大量煤炭颗粒。作为典型的硬碳，煤炭颗粒对一些外源疏水性有机污染物具有很强的吸附能力，从而影响着这些有机污染物在土壤及其含水带中的分布和迁移。基于此，本项目系统考察了煤炭颗粒（褐煤、无烟煤）对多种疏水性（极性/非极性）有机污染物的吸附性能及机制，评估了煤炭吸附在土壤吸附中的贡献。同时，研究了传统的“加热法”对定量评估土壤各组分吸附贡献的影响。最后，本项目基于煤炭颗粒优异的有机污染物吸附性能，以其为前驱体制备了活性炭，考察了其作为水处理材料的潜能。主要结果如下：.（1）煤炭对有机物的吸附亲和力与其石墨化程度和芳香度有关，这主要归咎于煤炭的石墨化结构与芳香有机物之间的π-π电子供受体作用。.（2）“加热法”降低了煤炭对有机污染物物的吸附亲和力，且低估了土壤中碳质吸附剂的吸附贡献。.（3）“加热法”对土壤矿物组分（蒙脱土）结构造成明显影响，包括粘土矿物层间水的丢失以及矿物层塌陷，从而不同程度的影响了矿物组分对有机污染物的吸附行为。.（4）与商业活性炭相比，以无烟煤为前躯体活化制备的煤基活性炭具有更高的比表面积和更宽的孔径，因而具有更好的有机污染物（尤其是大分子抗生素类污染物）吸附能力，可作为潜在的水处理材料。