含随机吸附剂的多孔介质中污染物流动动力学

许多多孔介质是惰性和反应性材料的混合物，表现为时空化学异质性。我们研究标量输运在化学异质材料中的演化过程，这一材料模拟了绿色屋顶土壤基质，由惰性和反应性吸附颗粒按比例组成。这类吸附颗粒相当于真实土壤基质中的生物炭。通过实验和校准自实验数据的仿真来确定标量输运演化。实验 1 用于确定两种生物炭浸入甲蓝溶液时的平衡容量和吸附速率。在实验 2 中，确定装填的玻璃珠床中随机嵌入生物炭的突破曲线。随后进行仿真，以探讨溶质输运和吸附动力学的孔尺度行为。提出了一种解析模型来捕捉生物炭吸附容量的行为，并将仿真结果与实验 2 进行比较。孔尺度分析表明，均匀尺寸的床在污染物突破降低方面优于不均匀床，这与吸附表面积以及吸附容量到达速率有关。使用吸附容量模型的情形在后期仿真时间显示出紧密的颗粒表面浓度分布，表明达到最大可能吸附。尺寸不同的床产生更大的通道化现，这会降低吸附颗粒的效率，从而导致更高的突破浓度曲线。实验与仿真之间的比较表明二者具有良好的一致性。通过保持颗粒尺寸均匀性以及合适的降雨强度下，生物炭性能可实现提升。