Adsorption of single-ring model naphthenic acids on soils

摘要

The adsorption of single-ring model naphthenic acids on soils was investigated using a batch partitioning method. The influence of the molecular structure of the sorbate, the organic carbon content of the sorbent, the temperature, the solution salt (calcium chloride) concentration, and the pH on the adsorption isotherms was determined. The adsorption coefficients (K_d) for two structurally related model naphthenic acids, 4-methycyclohexaneacetic acid (4MACH) and 4-methylcyclohexanecarboxylic acid (4MCCH), were 0.18 and 0.11 mL/g, respectively. The K_d values determined for the individual cis and trans isomers were equal for a given model naphthenic acid within the experimental precision of the data. In contrast to reported differences observed for the biodegradation of geometric isomers of model naphthenic acids, the structure of the cis and trans isomers investigated had negligible effects on the measured adsorption isotherms. The adsorption coefficients of 4MACH for two soils with organic carbon contents of 1.6 and 2.7% were 0.18 and 0.22 mL/g, respectively. For the two temperatures studied, similar K_d values were obtained for 4MACH (0.18 mL/g at 23°C and 0.21 mL/g at 4°C), indicating a predominantly physical adsorption process. Inorganic salt solutions of calcium chloride (CaCl₂) had significant effects on adsorption as the K_d increased from 0.10 to 0.22 mL/g within the range of pore fluid chemistry investigated (0-30 mM CaCl₂). Likewise, the adsorption of 4MACH was significantly influenced by pH with the K_d being 0.20, 0.18, and 0.11 mL/g in acidic (pH 2.9), neutral (pH 6.8), and alkaline solutions (pH 10), respectively. The low values of K_d indicated that there would be little adsorption of the single-ring model naphthenic acids by soils. This will result in high partitioning to the water column in aquatic environments.Key words: model naphthenic acids, adsorption coefficients, soils, batch partitioning method.On a étudié l'adsorption sur les sols des acides naphténiques modèles à simple anneau au moyen de la méthode de séparation de lots. On a déterminé l'influence de la structure moléculaire du sorbé, la teneur en carbone organique du sorbant, la température, la concentration de la solution de sel (CaCl₂), et le pH sur les isothermes d'adsorption. Le coefficient d'adsorption (K_d) pour deux acides naphténiques modèles reliés structuralement, l'acide 4-méthylcyclohexaneacétique (4MACH) et l'acide 4-méthylcyclohexanecarboxylique (4MCCH) était de 0,18 mL/g et 0,11 mL/g respectivement. Les valeurs de K_d déterminées pour les cis et trans isomères individuels étaient égaux pour un acide naphténique modèle donné à l'intérieur de la précision expérimentale des données. Contrairement aux différences rapportées observées pour la biodégradation des isomères géométriques des acides naphténiques modèles, la structure des cis et trans isomères étudiés avait des effets négligeables sur les isothermes d'adsorption mesurées. Le coefficient d'adsorption de 4MACH pour deux sols avec des teneurs en carbone organique de 1,6 % et 2,7 % était de 0,18 mL/g et 0,22 mL/g respectivement. Pour les deux températures étudiées, on a obtenu des valeurs similaires de K_d pour 4MACH (0,18 mL/g à 23oC et 0,21 mL/g à 4oC), ce qui indique un processus d'adsorption principalement physique. Les solutions de sels inorganiques de CaCl₂ avaient des effets significatifs sur l'adsorption lorsque K_d augmentait de 0,10 à 0,22 mL/g à l'intérieur de la plage de la chimie de l'eau interstitielle étudiée (0-30 mM CaCl₂). De même, l'adsorption de 4MACH était influencée de façon significative par le pH avec des valeurs de K_d de 0,20, 0,18, et 0,11 mL/g dans des solutions acides (pH 2,9), neutres (pH 6,8), et alcalines (pH 10), respectivement. Les faibles valeurs de K_d indiquaient qu'il y aurait une faible adsorption par les sols des acides naphténiques modèles à simple anneau. Ceci résultera en une séparation marquée de la colonne d'eau dans des environnements aquatiques. Mots clés : acides naphténiques modèles, coefficients d'adsorption, sols, méthode de séparation.[Traduit par la R&ea