活性炭在土壤修复中的应用

     所谓污染土壤修复，是指利用物理、化学或生物的方法，将土壤中的污染物吸收、降解和转化，使其浓度降低到可接受的水平或将有毒有害污染物彻 底转化为无 害物质的过程。

     现代农业土壤条件日益恶化，土壤修复的背景环境愈趋复杂，诞生出冶金及化工等污染场地修复、农田污染土壤修复、矿区污染修复及油田污染修复等多种专门面向特种行业的土壤修复需求。根据修复原理的不同，污染土壤修复可分为以下三种：物理修复、化学修复和生物修复。

     污染土壤物理修复技术物理修复是指以物理手法将污染源从土壤中祛除或剥离的技术。其中对于常见的场地土壤有机物污染祛除的主要物理修复手段是热处理，常用的包括超声／微波加热技术、蒸汽浸提技术、热脱附技术等。超声／微波加热技术是利用超声空化现象所产生的机械效应、热效应和化学效应对污染物进行物理解吸、絮凝沉淀和化学氧化作用的处理，从而将污染物与土壤颗粒进行分离，并在液相中把污染物分解成二氧化碳和水或者容易降解的小分子化合物。一些研究采用微波对土壤中的污染物物理解吸，并采用化学氧化把污染物全部去除以达到土壤净化的目的。蒸汽浸提技术是指把没有污染的空气输入污染土壤中，通过真空泵使土壤产生负压，空气通过被污染的土壤区域，zui终与土壤中的污染物混合并流出土壤，混合后的气体通过活性炭吸附或其他处理方法除去有机物，将剩余的气体送回大气中或者循环使用。这种方法成本较低，操作方便，可处理的污染物范围较广。该方法可以采用标准化设备，在不破坏土壤的前提下较高 效率地除去土壤中具有挥发性的有机污染物，尤其是石油烃类污染物的。热脱附技术是将士壤中的污染物通过直接或者间接的方式加热到足够高的温度，使该污染物蒸发并与土壤分离的过程。此方法可以使污染物在非氧化条件下燃烧，大大减少一些剧毒副产物的生成。该技术可处理的污染物范围较广，所处理的土壤修复后的土壤可以重新使用，尤其对含氯有机物污染的土壤修复较方便有效。目前，一些国家采用热脱附技术处理有机物高污染土壤并且已经把该技术工程化。但良好的效果代表着昂贵的成本，相关设备以及处理过程需要消耗大量的人力、物力与时间，这就大大限制了该技术在土壤修复领域的推广应用。

     化学修复技术在被污染的土壤处理方法发展过程，该技术发展比较早，主要涉及的方法包括稳定化技术、淋洗技术、氧化-还原技术等。①稳定化技术是把一些特殊添加剂混合在被污染的土壤中，利用其物理、化学或其他特性使污染物处于稳定状态，从而降低其对环境危害的一种方法。这种技术可以将金属废弃物转化成较稳定、危害低的固体，处理成本较低，很大地降低了被污染土壤的修复费用，但是修复后的土壤不可再利用，对设备需求也较多。②淋洗技术是把水或者混着冲洗助剂的水溶液、带酸性或者碱性的溶液、表面活性剂等淋剂液与污染土壤混合，从而达到洗脱污染物质的目的，洗脱后的废水废剂经过没有污染处理就可以排放，重新净化的土壤可以再次使用。这种淋洗修复技术被许多国家应用于工业中的存在重金属污染或者复杂污染物的土壤处理。淋洗技术的优点在于这种方法可以净化处理土壤中的有机污染物，但是用水量特别多，所以设置的修复场所尽可能在水源附近。③化学氧化-还原技术是指在土壤中添加化学氧化剂／还原剂，让土壤中的污染物发生氧化还原反应从而达到修复土壤的目标。氧化反应是氧化剂与土壤或者地下水中的有机污染物进行反应，还原反应是对其中能进行还原反应的物质进行反应，还原反应方法是目前研究的创新点。例如，纳米级粉末零价铁的强脱氯作用已经被市场接受，进行土壤与地下水的修复工作，不过仍存在铁表面活性的钝化、被土壤吸附产生聚合失效等问题，仍然需要深入的研究。

     生物修复技术是将土壤中的污染物通过土壤中本身存在的（植物、动物和微生物在内的）许多生物种类的吸收、降解或者转化的方式，达到减少土壤中污染物比例的目的。目前社会上主流的生物修复技术包括植物修复、动物修复和微生物修复三类，其中更有应用前景的是植物修复和微生物修复。生物修复技术基本不涉及到使用活性炭进行后处理。

     目前常用的污染土壤物理、化学修复技术都需要使用活性炭作为zui后的吸附剂。根据污染物的不同，需选用不同的活性炭进行针对性吸附。本质上均是先将土壤中的污染物转移到液相或气相中，再通过活性炭脱除，尽管转移途径不同，但zui终都是利用活性炭的吸附性能。

     土壤修复一般成本较高，因而大多规模不大，有报道荷兰阿姆斯特丹曾耗资以亿计，通过活性炭来处理土壤中二噁英的污染问题。