基于屏障监测的在役储罐氮气注入系统动态SIL评估与可回收吸附剂-生物修复联用技术研究

《Process Safety and Environmental Protection》：Dynamic SIL Assessment of In-service Storage Tank Nitrogen Injection System based on Barrier Monitoring

本文提出了一种创新的可回收吸附剂基板（RAS）系统，通过将功能化蒙脱石-壳聚糖复合材料（Mt-H-CTS）印迹在柔性碳布上，结合吸附与生物修复技术，高效去除水体中的高氯酸盐（ClO4-）。该系统在批次实验中最大吸附容量达5 mg g-1，5 L规模中去除率>98%，并通过实际池塘水体验证。研究进一步探讨了吸附剂再生策略，凸显了外源生物修复在脱污效率（12小时 vs 5天）和可重复使用性方面的优势，为天然水体修复提供了安全、可持续的解决方案。

　　

Highlight

Materials

本研究使用的原材料采购自不同供应商：蒙脱石KSF（Mt）和聚乙烯醇（PVA）购自Sigma–Aldrich。十六烷基三甲基溴化铵（HDTMAB）来自Fluka analytical，高氯酸钾（KClO₄）来自E-Merck，壳聚糖（CTS）则购自Himedia。本研究中使用的碳布材料采购自印度钦奈的Sainergy Fuel Cell India Pvt. Ltd公司。

Synthesis of functionalized organoclay (Mt-H-CTS) imprinted retrievable adsorbent substrate (RAS)

在这项研究中，我们制备了一种混合功能化有机粘土（Mt-H-CTS），并将其印迹在柔性碳布上，形成可回收吸附剂基板（RAS），用于高效吸附水中的高氯酸盐。

Characterisation Mt-H-CTS adsorbent

图S3a展示了通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征的蒙脱石（Mt）粘土和吸附剂Mt-H-CTS。在2800–3000 cm^-1区域的峰揭示了未改性和改性Mt的独特特征。改性Mt粘土（Mt-H-CTS）的FTIR光谱证实了十六烷基三甲基溴化铵（HDTMAB）和壳聚糖（CTS）的成功引入。在2952 cm^-1处观察到的谱带对应于脂肪链的C-H伸缩振动，这归因于HDTMAB的存在，而2999 cm^-1处的吸收峰则与壳聚糖的官能团相关，表明复合材料已成功合成。

Conclusions

本研究展示了一种创新的吸附与微生物生物修复相结合的方法，通过可回收吸附剂基板（RAS）在一个框架内实现了高氯酸盐的捕获、还原和吸附剂的再利用。与常规处理方法相比，该系统最大限度地减少了有害副产物的产生，降低了与盐水处置相关的风险，提供了一种更可持续、更安全的替代方案。同时强调再生和过程安全，突显了其在处理天然水体中超痕量高氯酸盐污染方面的实际应用潜力。