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专家讲解表面活性剂修复土壤有机污染技术

2015-11-18 00:00:00

    表面活性剂修复技术概述土壤中的有机污染物往往以吸附态存在,而大多数修复技术针对溶解态污染物最有效,因此吸附影响了其修复效率。表面活性剂能够增加污染物的溶解性和迁移性,因此利用表面活性剂的化学洗脱技术收到重视。


  表面活性剂的特点及其增溶作用表面活性剂分子的特点是具有两性基团,亲水基团和疏水基团(亲脂基团)。表面活性剂能够显着降低接触界面的表面张力,增加有机污染物特别是疏水有机污染物在水相的溶解性。


  当表面活性剂浓度很低时,表面活性剂的存在形式为:单体的疏水基团靠拢而亲水基团分散在溶液相;当表面活性剂达到一定浓度时,单体迅速聚集,形成球状、棒状或层状的“胶束”,该浓度称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration,CMC)。胶束是由以疏水性基团为核心,亲水性基团包裹疏水核心构成的集合体,胶束外表面的亲水性使其可以在土壤水相中自由运动,摄取溶解态有机污染物而发挥增溶作用。表面活性剂单体也可以增加有机污染物的溶解性,但其效果相对于胶束态并不明显。胶束态是表面活性剂的高效作用状态,胶束态的表面活性剂可以显着增加有机污染物的溶解性。


  根据“相似相溶”的原理,疏水性有机污染物有进入胶束内部的趋势,因此当表面活性剂浓度超过CMC时,污染物分配趋于进入胶束核心,大量胶束的形成增加了污染物的溶解性。


  用于土壤有机污染修复的表面活性剂类型表面活性剂按亲水性离子分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂。目前常用于土壤有机污染修复的表面活性剂。


  2013年5月绿色科技第5期表1表面活性剂类型举例类型名称目标污染物非离子型表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚十二烷、癸烷、苯、甲苯、氯苯、二氯苯、三氯乙烯、多环芳烃辛烷基聚氧乙烯醚多环芳烃壬烷基聚氧乙烯醚多环芳烃辛基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、三氯苯、DDT、多氯联苯壬基苯基聚氧乙烯醚三氯乙烯、四氯乙烯、二氯苯、四氯苯、多环芳烃聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯烷烃聚氧乙烯油酸酯十二烷、甲苯、三甲苯、菲十二烷基硫酸钠广泛用于去除各种有机污染物阴离子表面十二烷基苯磺酸钠活性剂十二烷基双苯磺酸钠其他皂角甘萘、六氯苯石油磷酸盐DDT、三氯乙烯、多环芳烃环糊精多环芳烃乙烯吡咯烷酮/苯乙烯多环芳烃带有阳离子的表面活性剂不常使用,因为土壤颗粒带负电,会吸附表面活性剂的阳离子,使其难以发挥增溶作用。一般,非离子表面活性剂比阴离子表面活性剂洗脱效率更高,可能原因有两方面,一是阴离子表面活性剂的CMC较高,同等浓度下不容易形成胶束,二是因离子表面活性剂组分在含水层的沉积,沉积在介质表层的表面活性剂会增加土壤的有机碳含量,增加了土壤的疏水性,不利于有机污染物从土壤上解吸下来。


  表面活性剂修复土壤的影响因素表面活性剂用于土壤有机污染的修复效果受到各种因素影响,这些因素可能会影响表面活性剂的CMC,或影响土壤有机质的成分,或影响表面活性剂增溶有机物的过程,下面分别说明。


  表面活性剂的性质表面活性剂的性质包括其类型、在土壤中的饱和浓度及水油平衡值(HLB)。


表面活性剂


  表面活性剂分子的疏水基团一般是由烃基构成的,而亲水基团则由各种极性基团组成,种类繁多,因此,表面活性剂在性质上的差异,除与烷基的大小和形状有关外,主要与亲水基团的类型有关。前面已提到表面活性剂用于土壤有机污染修复常见的类型是非离子型和阴离子型,两种类型的作用效果不同,非离子型的表面活性剂CMC低,易形成胶束,修复效果好。但部分污染物反而在因离子表面活性剂作用时效果好,在实际修复时,要做详细的分析和试验才能确定。


  表面活性剂在土壤中存在饱和浓度,研究表明:表面活性剂接近饱和浓度时,才会有明显的洗脱作用,当表面活性剂用量远远低于土壤饱和量时,表面活性剂被土壤所吸附,反而不利于洗脱作用的发挥。


  表面活性剂作为一种两性物质也有分配于水相和油脂相的动态平衡,水油平衡值(HLB)是描述表面活性剂在水相和油脂相达到动态平衡时其分配比例的参数。表面活性剂的HLB越低,修复作用越好。原因是表面活性剂在一定范围内越易溶于油脂相,与有机污染物的亲和力越强,越易将其从土壤中洗脱下来。


  被污染土壤的成分有机污染物在土壤上的吸附受到SOM含量的影响,实际环境中,表面活性剂也会被SOM吸附,影响其增溶或洗脱作用。若土壤有机质含量偏低,粘粒含量将成为影响洗脱效果的重要因素。粘粒含量高的土壤洗脱过程较慢,且表面活性剂的有实际浓度低。原因是粘粒含量高时,土壤对有机污染物和表面活性剂的吸附同时加强,导致洗脱作用的滞后。如果仅考虑表面活性剂的洗脱修复作用,这也造成了表面活性剂的浪费,但有研究发现,表面活性剂吸附于土壤可以从土壤内部降低相界面表面张力,从而增加有机污染物的渗出。


    表面活性剂由于具有润湿或抗粘、乳化或破乳、起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、抗静电等一系列物理化学作用及相应的实际应用,成为一类灵活多样、用途广泛的精细化工产品。表面活性剂除了在日常生活中作为洗涤剂,其他应用几乎可以覆盖所有的精细化工领域。


     资讯来源于  表面活性剂供应商  扬州晨化新材料股份有限公司  为您转载


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