活性炭改性對地下水脫鹽的農(nóng)業(yè)應(yīng)用

　　地下水是作為灌溉的重要來源，由于人口、農(nóng)業(yè)和工業(yè)部門的快速增長，水被視為一種戰(zhàn)略資源。然而，由于人類活動(dòng)或自然原因，地下水質(zhì)量可能會(huì)受到鹽分或重金屬的影響。為了解決地下水的鹽份問題，我們將改性活性炭與粘土礦物結(jié)合，這種粘土礦物具有很強(qiáng)的親和力和吸附陽離子的能力，可以增強(qiáng)活性炭對鹽水的脫鹽過程。

　　改性活性炭的制備和表征

　　為了制備改性活性炭在以下條件下進(jìn)行：2.5g活性炭樣品pH值為2.3，采用Fex(OH)y來進(jìn)行改性。溶液在室溫下以150rpm的速度攪拌5小時(shí)。最后，將材料過濾，并用蒸餾水洗滌直至不含氯化物(通過AgNO3測試檢測)。改性好的活性炭在30℃下干燥。經(jīng)過表征發(fā)現(xiàn)聚陽離子物質(zhì)吸附對活性炭的表面有很大的影響。活性炭和Fe改性活性炭復(fù)合物是微孔材料。由于表面積和平均孔徑的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，活性炭的改性過程非常顯著。

　　SEM圖像(圖1)顯示活性炭的表面充滿了裂縫、通道和一些不同大小的多孔顆粒。產(chǎn)生的多孔結(jié)構(gòu)，因?yàn)榇蟛糠钟袡C(jī)揮發(fā)物演變，而使活性炭的破裂表面的后面具有少量細(xì)孔的活化后，在500℃。此外，由于鐵聚陽離子物質(zhì)在活性炭上的吸附，改性活性炭的SEM圖片發(fā)生了巨大變化，變得充滿了幾乎緊密分散的帶狀結(jié)構(gòu)。

　　圖1：不同放大倍數(shù)(a和c-2000倍，b和d-4000倍)下活性炭(a,b)和改性活性炭(c,d)的掃描電子顯微鏡(SEM)。

　　FT-IR光譜(圖2)用于分析活性炭和改性活性炭復(fù)合物中可能的化學(xué)鍵，兩個(gè)光譜幾乎相同。-OH基團(tuán)的在活性炭和改性活性炭的光譜中的伸縮振動(dòng)顯示出的3200-3650厘米的范圍內(nèi)的寬的吸收峰。

　　圖2：(a)活性炭和(b)改性活性炭的FTIR光譜。

　　地下水脫鹽淡化

　　評(píng)估使用含鹽地下水作為灌溉水源作為糧食安全的可行選擇。另一方面，鹽分會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)量大幅下降和土壤質(zhì)量迅速惡化。地下水脫鹽和處理程序使用固定床柱模型進(jìn)行，額定流量為120mL/小時(shí)，吸附在改性活性炭上。用改性活性炭處理后地下水的化學(xué)分析得到改善。此外，海水淡化過程對地下水中的所有重金屬濃度和總有機(jī)碳都有相當(dāng)大的影響，除鐵和鋅分別以96.8和98.5的比例去除外，所有重金屬均已完全去除。

　　灌溉用地下水和活性炭處理后的地下水質(zhì)量評(píng)估

　　地下水的鹽度在用于灌溉時(shí)造成嚴(yán)重困難，因?yàn)樗�在高鈉濃度下會(huì)影響土壤滲透性和水滲透。對于確定鈉效應(yīng)，鈉吸附比是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。地下水鹽度是一種危險(xiǎn)的環(huán)境因素，對植物和土壤特性有雙重影響，導(dǎo)致作物生產(chǎn)力降低和土壤鹽分增加。在灌溉水鹽度分類表中屬于C4類，表示鹽度非常高的水，可用于排水受限的土壤和耐鹽性好的植物。雖然活性炭處理后的地下水的鹽度在C3鹽度等級(jí)，但表明加入適量的浸出后可以使用中等鹽度的水，并且一些植物可以在沒有額外的鹽度管理技術(shù)的情況下生長。殘留碳酸鈉也用于確定水的質(zhì)量，高碳酸鈉殘留表明高pH值。根據(jù)殘留越少的樣本更適合灌溉。因此，地下水適合灌溉，而活性炭復(fù)合物產(chǎn)生處理后的地下水是一個(gè)更好的選擇。

　　活性炭改性對地下水脫鹽的農(nóng)業(yè)應(yīng)用，由于其含鹽量，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，使用地下水進(jìn)行灌溉而不進(jìn)一步處理會(huì)對土壤和植物造成長期的問題。因此，使用活性炭混合物對地下水進(jìn)行脫鹽對降低地下水鹽度以及主要陽離子和陰離子具有相當(dāng)大的影響。此外，處理后的地下水使用對土壤和植物屬性也有相當(dāng)大的影響。因此，改性活性炭對地下水或海水淡化過程是一種更好、安全且具有成本效益的方法，可以重復(fù)利用地下水等常規(guī)水資源。

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