Abstract
Dieses Papier präsentiert eine neue, mechanische Methode, um zu bestimmen, Henry‘ s law constant (HLC) der flüchtigen organischen Verbindung (VOC). Diese Methode ist eine Erweiterung der von Ouoba et al. (2010) zur Bestimmung der Wasseraktivität in porösen Medien. Diese Arbeit konzentriert sich auf TCE und zielt darauf ab, sein Flüssigkeits-Dampf-Gleichgewicht in verschiedenen Fällen in Form einer reinen flüssigen Phase oder gelöst in einer wässrigen Lösung, adsorbiert oder nicht in einem natürlichen Boden, zu charakterisieren., Eine flüssige Phase wird in einer geschlossenen Kammer angeordnet, deren Volumen schrittweise erhöht werden kann. Die Erfassung des Gesamtgasdrucks führt auch bei wässriger Lösung zur Auswertung des Dampfpartialdrucks einer flüchtigen Verbindung. Dieses Verfahren wurde unter Verwendung verschiedener wässriger Lösungen von TCE validiert und das erhaltene HLC stimmt mit der Literatur überein. Dann wurde die Gültigkeit von Henrys Gesetz im Fall einer wässrigen Lösung von TCE, die in einem hygroskopischen Boden adsorbiert wurde, behauptet., In der Tat wurde eine lineare Beziehung zwischen dem Dampfpartialdruck von TCE und seiner Konzentration erhalten, während der HLC etwa 16% niedriger ist. Dieses Ergebnis unterstreicht den Einfluss von Adsorptionsphänomenen auf das Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewicht.
1. Einleitung
Henry ‚ s law constant (HLC) stellt den Gleichgewichtspartitionskoeffizienten einer flüchtigen Verbindung zwischen Luft und Wasser dar. Es spiegelt die relative Volatilität einer bestimmten Verbindung wider und stellt eine wichtige Eigenschaft zur Beschreibung der Schicksals-und Transportmodellierung bei der Umweltrisikobewertung dar ., Im Gleichgewicht stellt Henrys Gesetz eine gemeinsame Beziehung zwischen der wässrigen Phase und ihrer Gasphase her. Es wird allgemein durch eine lineare Funktion beschrieben und führt zur Definition des HLC, .
Literaturdaten berichten, dass im Vergleich zu der großen Menge an umweltrelevanten Verbindungen nur wenige experimentell ermittelte HLCs zur Verfügung stehen . Während verschiedene Vorhersagewerkzeuge zur Schätzung des HLC vorgeschlagen wurden, erfordert das Fehlen experimenteller Daten eindeutig zusätzliche Untersuchungen und damit verbundene experimentelle Methoden., Einer der Hauptgründe für diesen Mangel an Daten sind die kostspieligen und zeitaufwändigen Untersuchungen, die für zuverlässige Messungen erforderlich sind. Insbesondere Substanzen mit sehr geringen Löslichkeiten sind schwer zu handhaben.
Bisher wurde eine Vielzahl experimenteller Methoden vorgeschlagen. Hauptansätze sind statische Methoden wie die Headspace Gaschromatographie (HSGC), die Equilibrierungs-Partitionierung in geschlossenen Systemen (EPICS) und die Weiterentwicklung durch Kombination mit Festphasenmikroextraktion ., Gleichzeitig wurden dynamische Gleichgewichtsmethoden auf der Grundlage von Blasensäulen weit verbreitet und später durch die Inertgas-Stripping-Methode verallgemeinert Eine der jüngsten von Richon vorgeschlagenen Methoden erzielt eine beträchtliche Verbesserung der HLC-Messung in Bezug auf Geschwindigkeit, Genauigkeit und Einfachheit. All diese verschiedenen Methoden beruhen auf teuren Messgeräten wie Gaschromatographie , Flüssigkeitschromatographie oder Infrarotspektrometer . Diese Geräte müssen regelmäßig kalibriert werden und sind nicht leicht transportierbar, um In-situ-Maßnahmen durchzuführen.,
Um einige der mit üblichen Techniken verbundenen Nachteile zu vermeiden, schlagen wir eine neue experimentelle Methode vor, um die Flüssigkeits-Gas-Gleichgewichtseigenschaften einer flüchtigen Verbindung zu bestimmen. Dazu gehören der sättigende Dampfdruck, die Sorptionsisotherme und der HLC. Da es an vielen industriellen Bodenverunreinigungen beteiligt ist, wird der besondere Fall von Trichlorethylen (TCE) untersucht.
Eines der heutigen Anliegen für die Umwelt betrifft Sanierungstechnologien von Verunreinigungen, die in natürlichen Böden absorbiert werden, und den Einfluss von Umweltbedingungen ., In einem solchen porösen Material wird die Wasserphase auf die Oberfläche der festen Phase adsorbiert und ihre physikalischen Eigenschaften werden durch flüssige/feste Wechselwirkungen modifiziert. Diese Mikroskaleneffekte erklären die hygroskopische Natur des Bodens und werden vorherrschend, wenn Tone oder organische Stoffe vorhanden sind . Ein Hauptproblem, das in diesem Papier behandelt wird, ist, ob das thermodynamische Gleichgewicht zwischen den Komponenten einer Lösung (Wasser und gelöster Stoff) und ihrem Dampf in einem hygroskopischen Boden im Vergleich zu derselben wässrigen Lösung aus dem Boden modifiziert wird., In der Tat haben frühere experimentelle Ergebnisse unterstrichen, dass der hydrische Zustand eine signifikante Rolle bei der Dampfsorption flüchtiger organischer Verbindungen spielt und die Sorptionskapazitäten um etwa 2 Größenordnungen reduzieren kann . Die Dampfsorption flüchtiger organischer Verbindungen in ungesättigten Böden wurde jedoch nicht nach Henrys Gesetz untersucht. Wenn kompetitives Sorptionsverhalten bei sehr niedrigem Wassergehalt auftreten kann, sobald die feste Grenzfläche, die für die Dampfsorption verfügbar ist, vernachlässigbar wird, löst sich der Dampf in adsorbierten Wasserfilmen auf.
2. Materialien und Methoden
2.1., Theoretischer Hintergrund
Das Hauptgleichgewichtsmerkmal, das die Adsorption einer flüchtigen Verbindung in einem porösen Medium beschreibt, ist die Sorptionsisothermekurve. Es wird durch die Darstellung des flüssigen Massengehalts in Abhängigkeit von der flüssigen Aktivität dargestellt . Im Gleichgewicht kann die flüssige Aktivität, , durch den Partialdruck des Dampfes bestimmt werden,, umgibt das poröse Medium, durch das der sättigende Dampfdruck ist.
In dieser Situation charakterisiert die flüssige Aktivität die Bindungsenergie zwischen der flüssigen Phase und der Oberfläche der porösen Mikrostruktur., Dies manifestiert sich im makroskopischen Maßstab durch die hygroskopische Natur des porösen Mediums. Die Sorptionsisothermekurve definiert einen Flüssigkeitsgehaltsbereich, der allgemein als hygroskopischer Bereich bezeichnet wird und in dem der Gleichgewichtsdampfdruck der flüssigen Phase unter seinem Sättigungswert liegt, der außerhalb des porösen Mediums gemessen wird. Die gebräuchlichsten Methoden sind nur der Charakterisierung der Wassersorption gewidmet und werden häufig in der Agronomie, Lebensmitteltechnik oder Trocknungstechnik eingesetzt., Da die Wasseraktivität auch gleich der gleichgewichtsrelativen Luftfeuchtigkeit, RH ist, wird das Wassersorptionsverhalten im Allgemeinen unter Verwendung von standardgesättigten Salzlösungen festgestellt. Die Charakterisierung der Sorptionsisotherme im Falle einer anderen flüchtigen Verbindung erfordert eine ausgefeiltere Versuchsvorrichtung.
Wenn diese flüchtige Verbindung in einer wässrigen Lösung gelöst wird, stellt Henrys Gesetz eine gemeinsame Beziehung zwischen der wässrigen Phase und der Gasphase her., Dieses Gesetz wird im Allgemeinen durch eine lineare Funktion beschrieben und führt dazu, als Dimensionskonstante auszudrücken,: Wo ist der Dampfpartialdruck der flüchtigen Verbindung in der umgebenden Atmosphäre im Gleichgewicht und ist seine Konzentration in der wässrigen Lösung.
Der Fall einer wässrigen Lösung, die in einem porösen Medium adsorbiert ist, wurde in einer eindeutigen Beschreibung noch nicht eindeutig untersucht. Die hygroskopische Natur poröser Materialien sollte offensichtlich Henrys Gesetz stören, da der thermodynamische Zustand der flüssigen Phase durch Adsorptionsphänomene modifiziert wird., Dieses Problem wird im letzten Teil dieser Arbeit behandelt.
2.2. Herstellung von Proben
Die Lösung von TCE wird mit destilliertem Wasser in einer gegebenen Anfangskonzentration hergestellt und 10 Minuten lang hermetisch bei 30°C gelagert, damit die Lösung homogenisiert werden kann. Ein gewünschtes Volumen der Lösung wird mit einem Microsyringe extrahiert und direkt in den Probenhalter injiziert.
Bei einer Bodenprobe wird die zu untersuchende flüssige Phase oder Lösung mit einem natürlichen Boden vermischt, schlammigem Sand mit einer 10% igen lehmigen Fraktion ., Nach einer Ofentrocknung für 24 h bei 105°C wird die erforderliche Menge an Erde, = 18,1 g und flüssiger Verbindung unter Verwendung einer hochpräzisen Skala (10-4 g) gemischt. Die Homogenität des Flüssigkeitsgehalts wird sichergestellt, indem die Mischung 24 h in einem luftdichten Behälter gelagert wird. Dann wird die Bodenmischung in einem zylindrischen Ring (32 mm Durchmesser und 15 mm hoch) verdichtet, um eine Trockendichte von kg·m−3 zu erreichen, was einer Porosität von entspricht . Viele Proben werden mit unterschiedlichen Flüssigkeitsinhalten hergestellt, um den gesamten Bereich der Flüssigkeitsaktivität abzudecken.
2.3., Messverfahren des Gleichgewichtsdampfdrucks einer reinen Flüssigkeit
Das Versuchsgerät wurde zunächst zur Bestimmung der Wasseraktivität entwickelt und wurde somit als Aktivitätsmesser bezeichnet. Das Prinzip der Maßnahme wird im Folgenden kurz zusammengefasst, da die im nächsten Abschnitt vorgeschlagene Erweiterung auf dieser anfänglichen Entwicklung basieren wird. Weitere Details zur Methode finden Sie in einer früheren Veröffentlichung .
Die Versuchseinrichtung ist in Abbildung 1 skizziert, während die Hauptabmessungen in Tabelle 1 zusammengefasst sind., Die zu kennzeichnende flüssige Phase oder Probe (a) ist in einer abgedichteten Kammer angeordnet, deren Volumen durch einen Kolben (b) und ein mikrometrisches Schraubenmessgerät (c) gesteuert wird, um einen negativen relativen Gasdruck zu erzeugen. Zusätzlich werden der Gesamtdruck der Gasphase und ihre Temperatur entlang des Tests durch ein Temperaturthermoelement (d) und einen Druckwandler (Druck, PMP4030AB) (e) aufgezeichnet. Isotherme Bedingungen werden durch Eintauchen des gesamten Geräts in ein thermoreguliertes Bad gewährleistet.,
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Die Gasphase gilt als thermodynamisch geschlossen und besteht aus trockener Luft und Dampf der zu untersuchenden flüchtigen Verbindung., Im Gleichgewicht ist der Dampfpartialdruck gleich seinem Gleichgewichtswert, und der Gesamtgasdruck, , kann ausgedrückt werden, indem der Trockenluftdruck,, angenommen wird , dass er sich als ideales Gas verhält, das von seiner Molzahl innerhalb der Kammer abhängt,, die ideale Gaskonstante,, die Temperatur, und das Volumen der Gasphase,. Das Gasphasenvolumen kann als Summe eines Anfangsvolumens und eines zusätzlichen Volumens zerlegt werden, das durch die Verschiebung des Kolbens auferlegt wird. In (3) sind die Werte von , , und unbekannt, während das Gasphasengemisch kontinuierlich charakterisiert wird durch,, und ., Wir können den Gleichgewichtsdampfdruck als Konstante betrachten, da die während eines Experiments verdampfte Wassermenge vernachlässigbar ist und der Flüssigkeitsgehalt gleich bleibt. Daher sind 3 Gleichgewichtssituationen mit unterschiedlichen Werten von,, und erforderlich, um die 3 Unbekannten zu bestimmen,, und .
Auf dieser Grundlage besteht das Prinzip eines Experiments darin, verschiedene Gleichgewichtssituationen zu schaffen, indem der Kolben nach oben bewegt wird und eine Reihe von Wertdreiecken (,,) bereitgestellt werden, die in (3) eingeführt werden sollen, wobei sich das Hochgestellte auf die aufeinanderfolgenden Gleichgewichtssituationen bezieht., Während 3 Gleichgewichtsstufen mathematisch ausreichen, um die 3 Unbekannten zu identifizieren, wird die Messgenauigkeit stark erhöht, indem man sich auf 6 bis 10 Volumenschritte verlässt. Der resultierende Gleichungssatz wird mit einem nichtlinearen numerischen Verfahren zur Minimierung der kleinsten Quadrate gelöst.
Diese Methode wurde bereits bei Wasser mit 2 Ansätzen validiert . In der ersten wurde der durch eine standardmäßige gesättigte Salzlösung geregelte Wasserdampfdruck gemessen und mit der Wasseraktivität einer solchen Lösung verglichen, die von der französischen National Standards Association (NF X 15119) angegeben wurde., Fehler von weniger als 1% wurden mit 5 verschiedenen gesättigten Salzlösungen erhalten, die das gesamte Spektrum der Wasseraktivitäten abdecken. Im zweiten Ansatz wurde ein Vergleich mit einer anderen Technik zur Bestimmung der Wassersorptionsisotherme eines Referenzbodens durchgeführt . Beide Methoden führten zu nahezu identischen Sorptionsisothermenkurven, die die Genauigkeit der in dieser Arbeit vorgeschlagenen Technik bestätigten.
2.4. Erweiterung des Verfahrens auf ein Gemisch
Ziel ist es, das mechanische Verfahren zur Messung der Dampfpartialdrücke über einem Gemisch aus Wasser und TCE zu erweitern., Im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Verfahren (3) stellt der Dampfpartialdruck von TCE, , eine zusätzliche unbekannte dar. In Anbetracht der Tatsache, dass sich die in der Vorrichtung enthaltene Gasphase als ideales Gasgemisch verhält, ist jeder Gleichgewichtszustand durch die folgende Gleichung gekennzeichnet:
Wenn der Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser während des gesamten Experiments als konstant angenommen werden kann , variiert der Gleichgewichtsdampfdruck von TCE erheblich, da er sehr flüchtig ist und die Lösungsmenge gering ist., Im Gegensatz zur vorherigen Situation kann die Multiplikation von Volumeninkrementen nicht erlauben, alle Unbekannten zu bestimmen. Eine Alternative besteht darin, sich auf die hohe Volatilität von TCE zu verlassen. In der Tat kann die Gesamtmassenbilanzgleichung von TCE in Flüssigkeits-und Gasphasen in Form von Molzahl geschrieben werden:Wo ist die Anfangskonzentration von TCE, das Volumen der wässrigen Phase und die tatsächliche Konzentration im entsprechenden Inkrement., Wenn fast das gesamte TCE aus dem th-Inkrement verdampft ist, das einem Schwellenwert des Gasvolumens entspricht, wird sein Gleichgewichtsdampfdruck,, sehr niedrig und fällt unter die Genauigkeit des Drucksensors. Unter Berücksichtigung von = 1 cm3 Lösung (Wasser + TCE) bei Sättigung wird die Entwicklung des Gleichgewichtsdampfdrucks von TCE in Abhängigkeit vom vom Kolben auferlegten Gasphasenvolumen unter Verwendung von (5) berechnet und in Abbildung 2 dargestellt.,
Es zeigt sich, dass für cm3 der TCE-Dampfdruck unter 10 Pa liegt und bei der Expression des Gesamtgleichgewichtsgasdrucks vernünftigerweise vernachlässigt werden kann (4). Es wird und entspricht dem im vorherigen Abschnitt (3) analysierten Fall.
Daher beruht das Verfahren unter Berücksichtigung dieses Punktes auf 2 Stufen: (1)Es wird ein leichtes Volumeninkrement auferlegt, um ein Dampfgleichgewicht bei Umgebungsdruck zu erhalten., Dieses Gleichgewicht wird beschrieben durch (4) Bereitstellung des 1.Tripletts (,,).(2) Ein großes Volumen-Inkrement wird auferlegt, um alle gelösten TCE zu verdampfen und seinen Dampfdruck vernachlässigbar zu machen. Ab diesem Punkt wird das Dampfgleichgewicht durch (6) beschrieben und ein identisches Verfahren, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, kann angewendet werden; das heißt, aufeinanderfolgende Volumeninkremente führen zu einer Reihe von Gleichgewichtssituationen, die durch Wertdreifache gekennzeichnet sind (,,) mit .,
Die letzten Drillinge () werden in (6) eingeführt und mit einem nichtlinearen numerischen Verfahren zur Minimierung der kleinsten Quadrate gelöst, um die 3 Unbekannten (,,) zu bestimmen. Dann erlaubt (4) die Berechnung des TCE-Dampfdrucks, , in der ersten Gleichgewichtsstufe und (5) führt zur Bestimmung der entsprechenden wässrigen Konzentration von TCE, . Schließlich kann das Wertepaar (,) verwendet werden, um den HLC basierend auf (2) auszuwerten.
Daher muss das anzuwendende Versuchsverfahren den 2 Einschränkungen entsprechen: dem Kolbenvolumen cm3 (siehe Tabelle 1) und dem in das Gerät eingespritzten Lösungsvolumen cm3., Da diese Einschränkungen mit einer Lösung bei Sättigung eingerichtet wurden, wären die Ergebnisse für eine niedrigere Konzentration sogar genauer. Alle Tests werden bei 30°C durchgeführt, indem das Versuchsgerät in ein thermoreguliertes Bad getaucht wird. Vor Beginn des Tests sind etwa 30 Minuten erforderlich, um ein thermisches und Flüssig-Gas-Gleichgewicht zu erreichen., Das experimentelle Verfahren ähnelt dem im vorherigen Abschnitt beschriebenen; Sobald sich das gesamte Gerät im thermodynamischen Gleichgewicht befindet, werden Volumeninkremente unter Verwendung des Schraubensystems durchgeführt, um Ungleichgewichte zu erzeugen, und der Gesamtgasdruck und die Gesamttemperatur werden kontinuierlich aufgezeichnet, bis ein neuer Gleichgewichtszustand erreicht ist.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1. Bei einer reinen flüssigen Phase
besteht der Hauptvorteil dieses Verfahrens darin, dass es mit jeder flüchtigen Verbindung verwendet werden kann., Der Fall von TCE wird hier vorgestellt, da diese flüchtige organische Verbindung an vielen industriellen Bodenkontaminationen beteiligt ist. In der Literatur ist ein großer Bereich des Sättigungsdampfdrucks verfügbar, der bei TCE bei 20°C von 7600 bis 8600 Pa variiert.Somit stimmen die mit diesem Verfahren erhaltenen Maßnahmen mit den Referenzwerten aus der Literatur überein (Tabelle 2).,
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3.2. Bei einer reinen flüssigen Phase, die in einem natürlichen Boden absorbiert wird
wird ein identisches Versuchsverfahren verwendet, um die Sorptionsisotherme von reinem TCE zu charakterisieren, die in einem natürlichen Boden adsorbiert ist. Die Darstellung des Flüssigkeitsmassengehalts in Abhängigkeit von der Flüssigkeitsaktivität ist in Abbildung 3 dargestellt. Daten aus der Literatur zeigen, dass die obere Grenze der hygroskopischen Domäne schwer zu charakterisieren ist und viele Tage benötigt, um das Gleichgewicht zu erreichen., Da diese Methode die Aktivität der Flüssigkeit direkt misst, anstatt sie basierend auf einer geregelten Atmosphäre aufzuzwingen, beträgt die für die Messung erforderliche Zeit etwa 4 Stunden.
Abgesehen von dem üblichen Sorptionsisotherm von Wasser ermöglicht uns diese Methode, den Sorptionsisotherm einer Verbindung zu bestimmen, solange sein Gleichgewichtsdampfdruck groß genug ist, um mit einem Drucksensor gemessen zu werden. Dies zeigt deutlich, dass hygroskopische Effekte bei niedrigem Flüssigkeitsgehalt nicht nur bei Wasser, sondern auch bei TCE dominieren. Diese Sorptionsisotherme wurde bei relativen Feuchtigkeitsbedingungen von Null erhalten., In der Tat haben mehrere Arbeiten den Einfluss von Feuchtigkeit auf die Dampfsorption von TCE in Böden unterstrichen, und dieses Problem wird im nächsten Abschnitt untersucht.
3.3. Henrys Gesetz Konstante einer Lösung von TCE
Es wurden einige Experimente durchgeführt, um die HLC von TCE basierend auf der zuvor beschriebenen Methode zu bestimmen. Unter Verwendung von 4 verschiedenen Lösungen von TCE (=1 cm3, hergestellt bei verschiedenen) werden die erhaltenen Wertepaare (,) in Abbildung 4 dargestellt. Die Beziehung zwischen dem Dampfdruck von TCE und seiner wässrigen Konzentration wird ziemlich durch eine lineare Funktion beschrieben, die Henrys Gesetz verifiziert., Die HLC-Funktion ausgewertet, die in dieser Arbeit wird im Vergleich mit denen aus der Literatur in Tabelle 3 zeigen eine gute übereinstimmung mit früheren Ergebnissen.
3.4. Henrys Gesetz Konstante einer Lösung von TCE in einem natürlichen Boden absorbiert
Wie im vorherigen Abschnitt dargestellt, Adsorptionsphänomene in einem natürlichen Boden ändern den thermodynamischen Zustand der flüssigen Phase., Diese Abweichungen, auch hygroskopische Effekte genannt, sind durch die Flüssigkeitsaktivität gekennzeichnet und werden im Allgemeinen durch die Sorptionsisothermekurve beschrieben (Abbildung 3). An dieser Stelle sollen die Gültigkeit des Henrys-Gesetzes untersucht werden, wenn hygroskopische Effekte signifikant sind und wie das HLC beeinflusst wird. Der natürliche Boden ist der gleiche wie der im vorherigen Abschnitt verwendete. Die Tests umfassen eine breite Palette von Anfangskonzentrationen von 0,84 bis 7,6 mol * m-3 und verschiedene flüssige Masseninhalte von 1% bis 7%.,
Die Darstellung des Dampfdrucks von TCE als Funktion seiner Konzentration in der flüssigen Phase ist in Abbildung 5 angegeben. Es zeigt, dass die experimentellen Punkte fast ausgerichtet sind und durch eine lineare Beziehung gut dargestellt werden können. Diese lineare Abhängigkeit kann mit Henrys Gesetz gleichgesetzt werden, das seine Formulierung im Falle einer in einem Boden adsorbierten Lösung validiert. Es wurde kein signifikanter Einfluss des Flüssigkeitsgehalts hervorgehoben, was bedeutet, dass ein einzelner HLC bestimmt werden kann., Nach seiner Definition in (2) ist der in dieser Arbeit geschätzte HLC im Boden
Dieser Wert ist niedriger als der außerhalb des Bodens ermittelte Wert (Tabelle 3) von etwa 16%. In der Tat ist für eine gegebene Konzentration von TCE der Dampfpartialdruck niedriger, wenn die Lösung von TCE im Boden adsorbiert wird., Dieser quantitative Unterschied ist wahrscheinlich auf die mit Adsorptionsphänomenen verbundene Flüssig-Fest-Bindungsenergie zurückzuführen, die bei niedrigem Flüssigkeitsgehalt signifikant wird, wenn hygroskopische Effekte insbesondere in Gegenwart einer signifikanten lehmigen Fraktion vorherrschen. Weitere Studien sind unter Verwendung verschiedener Bodenzusammensetzungen erforderlich, um dieses Problem sorgfältig zu überprüfen.
3.5. Desorptionsisotherme von Wasser im Falle einer Mischung aus Wasser und TCE
Durch das oben beschriebene experimentelle Verfahren wurde auch der Dampfpartialdruck von Wasser,, bestimmt., Dies ermöglicht es uns daher, den Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser, der mit im Boden adsorbiertem reinem Wasser gemessen wird, mit dem zu vergleichen, der bei einer Mischung aus Wasser und TCE erhalten wird. Der Vergleich beider Kurven in Abbildung 6 zeigt keine merkliche Abweichung, die mit dem Vorhandensein von TCE verbunden ist. Auch wenn TCE den Gleichgewichtsdampfdruck von Wasser nicht signifikant verändert, haben mehrere Autoren gezeigt, dass der Wassergehalt eine wichtige Rolle im Mechanismus der Sorption und Desorption organischer Verbindungen spielt .,
3.6. Diskussion
Die ursprünglich zur Bestimmung der Wasseraktivität in porösen Medien konzipierte Versuchsvorrichtung wurde auf die Analyse der Sorptionseigenschaften von TCE als reine flüssige Phase oder gelöst in wässriger Lösung ausgedehnt., Zur Validierung wurden das Verfahren und die entwickelte Versuchsvorrichtung angewendet, um den Sättigungsdampfdruck und den HLC von TCE bei 30°C zu bewerten.Die erhaltenen experimentellen Werte stimmen gut mit der Literatur überein. Der Hauptvorteil besteht darin, dass dieser Ansatz im Allgemeinen viel schneller und kostengünstiger ist als zuvor vorgeschlagene Methoden. Im Vergleich zu bestehenden Geräten ist diese Methode einfach durchzuführen und erfordert nur klassische und kostenlose Messsensoren, ein Typ-K-Thermoelement und einen Gasdruckwandler., Die Volumenvariationen können mit einem mikrometrischen Schneckensystem genau festgelegt werden, was eine Automatisierung des Prozesses ermöglicht. Es ist kein chemisches Produkt oder empfindlicher Sensor erforderlich und das gesamte Gerät ist leicht zu transportieren und ermöglicht In-situ-Messungen.
Die Methode kann leicht erweitert werden, um die Sorptionseigenschaften eines im Boden adsorbierten VOC zu messen. Es hat sich gezeigt, dass die Trennung zwischen gelöstem TCE und gasförmigem TCE auch durch eine lineare Beziehung ähnlich dem Henrys-Gesetz geregelt wird. Mit dem bei dieser Arbeit verwendeten tonhaltigen schlammigen Sand wird eine Abnahme des HLC um etwa 16% beobachtet., Diese Variation kann auf hygroskopische Effekte zurückgeführt werden, die die Fixierung von TCE auf die lehmige Fraktion des Bodens darstellen. In diesem Fall wurde keine Abhängigkeit vom Flüssigkeitsgehalt nachgewiesen, und ein einzelner HLC gibt eine genaue Beschreibung der Sorption von TCE über weite Bereiche der TCE-Konzentration und des Flüssigkeitsgehalts. Weiterhin wird das Wasser-Dampf-Gleichgewicht durch das Vorhandensein von TCE nicht beeinflusst, da identische Wassersorptionsisothermekurven mit oder ohne TCE erhalten werden., Auch wenn der Einfluss von Feuchtigkeit auf das Sorptionsverhalten von TCE in Böden bereits hervorgehoben wurde, wurde dies im Rahmen von Henrys Gesetz nicht untersucht.
Diese Ergebnisse, die in dieser Arbeit auf die Untersuchung von in einem bestimmten Boden adsorbiertem TCE beschränkt sind, müssen mit verschiedenen Böden mit unterschiedlicher Textur und Zusammensetzung bestätigt werden. Das in diesem Beitrag vorgestellte Versuchsgerät und das zugehörige Verfahren sollten die Erweiterung solcher experimentellen Daten erleichtern.,
Interessenkonflikt
Die Autoren erklären, dass bezüglich der Veröffentlichung dieses Papiers kein Interessenkonflikt besteht.