活性炭改性对地下水脱盐的农业应用

　　地下水是作为灌溉的重要来源，由于人口、农业和工业部门的快速增长，水被视为一种战略资源。然而，由于人类活动或自然原因，地下水质量可能会受到盐分或重金属的影响。为了解决地下水的盐份问题，我们将改性活性炭与粘土矿物结合，这种粘土矿物具有很强的亲和力和吸附阳离子的能力，可以增强活性炭对盐水的脱盐过程。

　　改性活性炭的制备和表征

　　为了制备改性活性炭在以下条件下进行：2.5g活性炭样品pH值为2.3，采用Fex(OH)y来进行改性。溶液在室温下以150rpm的速度搅拌5小时。最后，将材料过滤，并用蒸馏水洗涤直至不含氯化物(通过AgNO3测试检测)。改性好的活性炭在30℃下干燥。经过表征发现聚阳离子物质吸附对活性炭的表面有很大的影响。活性炭和Fe改性活性炭复合物是微孔材料。由于表面积和平均孔径的检验统计结果，活性炭的改性过程非常显着。

　　SEM图像(图1)显示活性炭的表面充满了裂缝、通道和一些不同大小的多孔颗粒。产生的多孔结构，因为大部分有机挥发物演变，而使活性炭的破裂表面的后面具有少量细孔的活化后，在500℃。此外，由于铁聚阳离子物质在活性炭上的吸附，改性活性炭的SEM图片发生了巨大变化，变得充满了几乎紧密分散的带状结构。

　　图1：不同放大倍数(a和c-2000倍，b和d-4000倍)下活性炭(a,b)和改性活性炭(c,d)的扫描电子显微镜(SEM)。

　　FT-IR光谱(图2)用于分析活性炭和改性活性炭复合物中可能的化学键，两个光谱几乎相同。-OH基团的在活性炭和改性活性炭的光谱中的伸缩振动显示出的3200-3650厘米的范围内的宽的吸收峰。

　　图2：(a)活性炭和(b)改性活性炭的FTIR光谱。

　　地下水脱盐淡化

　　评估使用含盐地下水作为灌溉水源作为粮食安全的可行选择。另一方面，盐分会导致农作物产量大幅下降和土壤质量迅速恶化。地下水脱盐和处理程序使用固定床柱模型进行，额定流量为120mL/小时，吸附在改性活性炭上。用改性活性炭处理后地下水的化学分析得到改善。此外，海水淡化过程对地下水中的所有重金属浓度和总有机碳都有相当大的影响，除铁和锌分别以96.8和98.5的比例去除外，所有重金属均已完全去除。

　　灌溉用地下水和活性炭处理后的地下水质量评估

　　地下水的盐度在用于灌溉时造成严重困难，因为它在高钠浓度下会影响土壤渗透性和水渗透。对于确定钠效应，钠吸附比是一个关键参数。地下水盐度是一种危险的环境因素，对植物和土壤特性有双重影响，导致作物生产力降低和土壤盐分增加。在灌溉水盐度分类表中属于C4类，表示盐度非常高的水，可用于排水受限的土壤和耐盐性好的植物。虽然活性炭处理后的地下水的盐度在C3盐度等级，但表明加入适量的浸出后可以使用中等盐度的水，并且一些植物可以在没有额外的盐度管理技术的情况下生长。残留碳酸钠也用于确定水的质量，高碳酸钠残留表明高pH值。根据残留越少的样本更适合灌溉。因此，地下水适合灌溉，而活性炭复合物产生处理后的地下水是一个更好的选择。

　　活性炭改性对地下水脱盐的农业应用，由于其含盐量，这项研究发现，使用地下水进行灌溉而不进一步处理会对土壤和植物造成长期的问题。因此，使用活性炭混合物对地下水进行脱盐对降低地下水盐度以及主要阳离子和阴离子具有相当大的影响。此外，处理后的地下水使用对土壤和植物属性也有相当大的影响。因此，改性活性炭对地下水或海水淡化过程是一种更好、安全且具有成本效益的方法，可以重复利用地下水等常规水资源。