混合表面活性剂增溶洗脱PAHs的作用及机理研究

摘要

表面活性剂增效修复技术(Surfactant-enhanced remediation, SER)效率高、周期短,有望成为土壤和地下水有机污染修复的实用技术,而提高表面活性剂的增溶能力和增溶效率、减少表面活性剂用量、降低修复成本和表面活性剂的生态风险是 SER技术的关键。
　　本文重点论述了表面活性剂修复多环芳烃的基本原理、研究现状和主要问题,首先主要研究了溶液体系中单一表面活性剂Triton X-100(TX100)、Tween80(TW80)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和阴-非离子混合表面活性剂TX100-SDBS和TW80-SDS对多环芳烃菲和萘的增溶作用及其规律,考察了水土体系下单一表面活性剂SDBS、TX100和混合表面活性剂TX100-SDS在黄土上的吸附行为,最后研究了水土体系下单一表面活性剂 TX100、 TW80、SDBS、SDS和阴-非离子混合表面活性剂TX100-SDBS和TW80-SDS对多环芳烃菲和萘的洗脱,并探讨了其机理。目的是为土壤多环芳烃的化学修复提供参考依据。论文取得了以下成果:
　　(1)非离子表面活性剂对多环芳烃具有较好的增溶效果,例如当 TW80在浓度为2000 mg/L时,对菲的表观溶解度为38.8 mg/L,是菲水溶解度的33.2倍。在浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,多环芳烃的溶解度与表面活性剂浓度成正比相关。
　　单一非离子表面活性剂对PAHs的增溶作用大于单一阴离子表面活性剂。其增溶作用的大小顺序为TW80>TX100>SDS>SDBS。
　　混合表面活性剂的增溶作用大于阴离子表面活性剂的增溶作用,且随着非离子表面活性剂质量分数的增大而增大。例如当总浓度为2000mg/L时,质量比为1:3,1:1,3:1的混合表面活性剂TW80-SDS对菲的溶解度分别为24.6,41.8,54.5mg/L,而相同浓度下SDS对菲的溶解度仅为4.79mg/L。
　　(2)加入 NaCl、MgCl2、CaCl2等无机盐可以提高表面活性剂的增溶作用,尤其对于混合表面活性剂其增溶程度更加明显。例如在总浓度为2000 mg/L的质量比为1:3的混合表面活性剂 SDBS-TX100中加入2500 mg/L的NaCl溶液对于菲的溶解度增加了16.8mg/L,而对于相同浓度下的TX100只增加了2.00mg/L。
　　阴-非混合表面活性剂可以显著提高其抗硬水的能力。例如当在浓度为2000 mg/L的SDS溶液中加入50 mg./L的MgCl2溶液就已经产生沉淀,而对于相同浓度的混合表面活性剂TW80-SDS直到加入200 mg/L的MgCl2仍旧没有产生沉淀。
　　(3)溶液体系和水土体系下阴-非混合表面活性剂对污染物都存在协同增溶作用。例如在溶液体系下,质量比为1:3的混合表面活性剂TW80-SDS(1:3)在6000mg/L时,对菲的协同增溶程度为9.36％。
　　(4)水土体系下,阴离子表面活性剂的加入可以降低非离子表面活性剂在黄土上的吸附。非离子表面活性剂在土壤上的吸附量随混合表面活性剂溶液中阴离子表面活性剂含量的增大而减小。
　　(5)水土体系下,一定配比的混合表面活性剂对菲和萘的洗脱作用已经优于相同浓度的单一非离子表面活性剂。例如相同浓度下质量比为3:1和1:1的混合表面活性剂TX100-SDBS(3:1)和TX100-SDBS(1:1)对萘的洗脱效果已经好于相同浓度下单一的TX100对萘的洗脱效果。
　　研究结果表明,阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂混合使用可提高表面活性剂的增溶效率,降低表面活性剂在土壤表面的吸附损失,增强了对土壤中的PAHs的洗脱效率。

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引言

1 表面活性剂增效修复土壤有机污染的研究进展

1.1 表面活性剂（Surfactant／surface active agent）

1.2 多环芳烃（PAHs）

1.3 表面活性剂增效修复原理

1.4 表面活性剂增效土壤修复研究现状

1.5 表面活性剂对PAHs的增溶过程中存在的主要问题

1.6 论文研究目标和基本思路

2 表面活性剂对菲和萘的增溶作用

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 无机盐对增溶作用的影响

3 水土体系下表面活性剂对菲和萘的增溶洗脱实验

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

4 研究结论及展望

4.1 研究结论

4.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果