SDBS在土壤中的吸附及对淋洗柴油效果的影响

为考察污染土壤淋洗修复过程中表面活性剂的动态吸附解吸过程及其对淋洗效果影响,以北京潮土为例,采用土柱淋洗实验,对4种浓度(600、1 800、3 000和4 200 mg·L~(-1))的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)淋洗柴油污染土壤的过程进行模拟。结果表明,土柱淋洗过程中北京潮土对SDBS的吸附过程可分3个阶段:快吸附阶段、慢吸附阶段及动态平衡阶段。吸附动力学较好地符合颗粒内扩散方程。SDBS淋洗柴油污染潮土时,初期由于表面活性剂在土壤中的吸附未达到平衡而无法在溶液中形成胶束,导致淋洗液中柴油浓度很低。此后SDBS在土壤中的吸附逐渐达到平衡状态,溶液中SDBS的浓度超过临界胶束浓度(CMC)开始形成胶束,土壤中残留的柴油开始大量解吸。淋洗液中柴油浓度总体呈先升到峰值,而后呈锯齿状波动下降的变化规律。淋洗到400 h时,4种浓度SDBS溶液对柴油的去除率分别为1.06%、1.52%、25.55%和27.99%,柴油去除率与表面活性剂浓度呈正相关。但表面活性剂浓度过高时,会降低土柱中土壤渗透系数,导致淋洗流量显著降低,采用SDBS淋洗柴油污染潮土时,表面活性剂浓度在3 000~4 200 mg·L~(-1)较佳。     

4种表面活性剂及其混合物对p,p'-DDT污染土壤洗脱效果

为了研究表面活性剂对p,p'-DDT污染土壤的淋洗效果,选取了4种阴、非离子表面活性剂,对人工p,p'-DDT污染土壤进行单一和复配洗脱实验。结果表明,对于人工p,p'-DDT污染土壤,阴离子表面活性剂洗脱效果优于非离子表面活性剂,其中阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和鼠李糖脂(RL)的洗脱效果较好,添加量为15 000 mg·L~(-1)时洗脱率分别达到44.5%和36.5%,均优于非离子表面活性剂吐温80(TW80)(30.4%)和曲拉通100(TR100)(20.3%);研究还表明非离子表面活性剂在添加量达到10 000 mg·L~(-1)后,继续增加表面活性剂浓度,洗脱效果提升不明显。混合表面活性剂体系中,总添加量为10 000 mg·L~(-1)时,SDS-TW80混合体系对p,p'-DDT的洗脱率为42%,高于SDS-TR100(34.9%)、RLTW80(33.4%)和RL-TR100(37.4%),表面活性剂混合体系对于p,p'-DDT的淋洗有明显的协同作用。     

吐温80对柴油污染老化土壤的洗脱特征及影响

研究了柴油污染土壤的老化特性及吐温80(Tween 80)修复柴油污染老化土壤的效率和对总油中含有不同基团物质的洗脱特性,进行了一系列不同浓度的Tween 80洗脱柴油污染老化土壤实验,并使用红外分光光度法对洗脱后的土壤和残留液中的总油及各基团浓度进行测定。结果表明,经过1年时间的老化,约53%的柴油从土壤中挥发,土壤中残留的总油中约40.55%为稳定吸附态。随着洗脱液中Tween 80浓度的提高,老化土壤中总油量不断减少,但当Tween 80浓度超过3 000 mg·L~(-1)时土壤中总油含量的减少速率和Tween 80的增溶效率的增加速率显著降低,因此3 000 mg·L~(-1)浓度的Tween 80作为洗脱液性价比最高,其对吸附态总油的洗脱率为20.30%,对老化土中总油的洗脱率为67.68%。Tween 80溶液洗脱石油污染老化土时,对含烷烃(CH3)基团和含烯烃(CH2)基团的物质洗脱效率较高,而对于含芳烃(CH)基团的物质洗脱效率相对较低。     

表面活性剂强化植物-微生物联合修复双对氯苯基三氯乙烷污染土壤研究

通过实验对比研究植物(油菜)修复、微生物(甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus))修复、表面活性剂(聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯(Tween 60))以及联合修复技术对双对氯苯基三氯乙烷(DDT)污染土壤的DDT去除效果。结果表明:以植物-表面活性剂-微生物共同作用下的DDT去除效果最好,土壤DDT去除率达到52.44%;油菜不仅可有效去除土壤中残留的DDT,同时只在地下部分对DDT进行了微量吸收,但没有进行转运,防止了农药在油菜可食部位的累积,保障了食品与生产安全。     

表面活性剂强化球形节杆菌修复DDTs污染农田土壤的现场实验

通过田间实验,研究了不同浓度的表面活性剂(SDBS-TW80和RL)对球形节杆菌Arthrobacter globiformis DC-1降解设施农业土壤中DDTs效果的影响。结果表明,SDBS-TW80和RL均能不同程度地促进球形节杆菌降解农田土壤中DDTs。当SDBS-TW80和RL浓度分别为200和5 mg·kg-1土时,DDTs的降解率达到最高,均为64%左右。DDTs组分分析表明:SDBS-TW80和RL对p,p'-DDE、p,p'-DDT、p,p'-DDD和o,p'-DDT 4种组分均有不同程度的降解,其中毒性最强的p,p'-DDE降解效果最好,最高达75%左右。实验结果证实了利用表面活性剂强化球形节杆菌现场修复DDTs污染土壤的可能性。考虑到修复效率和成本,实际应用中优先选择SDBS-TW80的组合。     

表面活性剂洗脱/类Fenton氧化对六氯苯污染黑土的处理

以人工模拟六氯苯污染黑土土壤为对象,利用表面活性剂洗脱法和类Fenton试剂氧化法研究了土壤中六氯苯的去除效果及影响因素。结果表明,3种表面活性剂对黑土土壤中的六氯苯均有一定的洗脱效果,5.0 g·L~(-1)的Tween80、Triton X-100和SDBS对六氯苯的洗脱率分别为75.26%、67.39%和50.18%。利用类Fenton试剂对土壤洗脱液中的六氯苯进行氧化处理,其催化剂类型及浓度、氧化剂的浓度及添加方式、温度、反应时间及pH值等因素均对洗脱效果产生不同程度的影响,当Fe2(SO4)3浓度为0.08 mol·L~(-1),H_2O_2添加量为0.5 mol·L~(-1),温度为30℃,pH值为5.0,反应时间为60 min时,类Fenton试剂可氧化去除土壤洗脱液中80%左右的六氯苯。在该处理条件下,土壤洗脱液中COD的去除率可达到80%左右,洗脱液的水质及其可生化性得到了明显的改善。     

表面活性剂对动态水体中对氯硝基苯挥发的影响

研究了在表面活性剂聚氧乙烯失水三梨酸醇(Tween20)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和氯代十六烷吡啶(CPC)存在下,搅拌对水体中对氯硝基苯挥发行为影响的规律及机制.结果表明,水体的搅拌速度对对氯硝基苯的挥发行为有着显著的影响,表面活性剂的存在降低了对氯硝基苯的液膜/液相分配比,增大了传质阻力而抑制了对氯硝基苯的挥发,其抑制挥发的能力由表面活性剂的浓度和性质决定.从质量浓度看,抑制对氯硝基苯挥发的能力大小顺序为Tween20＞SDS＞SDBS＞CPC,从临界胶束浓度(CMC)倍数看,抑制对氯硝基苯挥发的能力大小顺序为SDS＞SDBS＞Tween20＞CPC.     

蓖麻油衍生微乳液对菲的增溶和洗脱作用及其对菲污染土壤的修复机理

比较研究了蓖麻油硫酸盐(SCOS)与普通表面活性剂Triton X-100(TX100)、Tween 80(TW80)、Brij35、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十二烷基硫酸钠(SDS)等对菲的增溶和洗脱作用.结果表明,菲表观溶解度与SCOS的浓度呈单一线性关系,SCOS微乳液对菲的增溶比SR=0.0314为最大,菲在微乳相和水相之间的分配系数logKem=4.44,大于菲在胶束相和水相之间的分配系数(logKmc).1:10土-水体系下,SCOS微乳液对菲污染土壤的清洗速率最快,清洗效率最高.SCOS有望成为土壤有机污染淋洗修复的增效试剂.     

表面活性剂在北京碱性土壤中的吸附行为研究

通过静态吸附实验,研究了北京碱性土壤对阴离子表面活性剂SDS、阳离子表面活性剂CTAB和非离子表面活性剂Tween80的吸附行为,考察了温度对表面活性剂吸附的影响.结果表明:7种不同土样对SDS、CTAB和Tween80的吸附等温线均较好地符合Langmuir吸附模式,其吸附能力的大小顺序为2号轻壤土》轻粘土》中壤土》砂壤土》5号轻壤土》重壤土》紧砂土,这主要是由于7种土样的pH、有机质含量和机械组成不同的缘故;同一土壤中,CTAB的吸附量》Tween80的吸附量》SDS的吸附量;温度的升高,不利于SDS和CTAB在土壤中的吸附,而有利于Tween80的吸附.     

某典型铬盐厂污染场地Cr(Ⅵ)还原菌的筛选、鉴定及还原特性

从河南省义马市某典型铬盐厂污染场地3个典型区域获得污染土壤,以K_2Cr_2O_7为供试物,用固体平板法筛选出8株菌,并进行Cr(Ⅵ)还原菌耐受性实验,挑选出耐受性较高的2株菌作为Cr(Ⅵ)的优势还原菌株,对这2株菌进行生长曲线的测定,用16S rRNA基因测序技术对其进行菌种鉴定,并研究了其在不同初始浓度、接种量、pH、温度条件下的还原特性,获得最佳还原条件,结果表明:YM4和YM7等2株菌对Cr(Ⅵ)具有高耐受性,其对50 mg·L~(-1)和75mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)浓度的还原率均能达到97%以上。但Cr(Ⅵ)浓度提高到100mg·L~(-1),YM4和YM7对Cr(Ⅵ)的还原率下降到了60%,说明100mg·L~(-1)Cr(Ⅵ)对YM4和YM7产生了抑制作用。基因测序鉴定出YM4为芽孢杆菌,YM7为微小杆菌。在20～75 mg·L~(-1)范围内YM4和YM7均对Cr(Ⅵ)有较好去除效果。YM4的最佳还原条件是接种量为5%、pH为7.0～8.0、温度为35℃,YM7的最佳还原条件是接种量为5%、pH为7.0、温度为40℃。基于2株菌对Cr(Ⅵ)还原特性的研究,YM4和YM7可以用来作为微生物修复铬污染土壤的备选菌种。     

高PHAs合成性能菌株的筛选及其条件优化

通过尼罗蓝荧光筛选,从活性污泥体系中筛得Ace-6、But-1和But-17。经DNA分子鉴定,Ace-6缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta),But-1约氏不动杆菌(Acinetobacter Johnsonii),But-17蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。采用摇瓶平行发酵实验,确定了各自的最佳碳源和氮源,并通过多因素正交实验对其进行合成条件优化。结果表明,Ace-6菌株合成条件为温度30℃、乙酸钠30 g·L~(-1)、酵母粉0.35 g·L~(-1)、pH 7.0、接种量5%,PHAs的总量可达412.02 mg·L~(-1);But-1菌株的合成条件为温度35℃、乙酸钠20 g·L~(-1)、硫酸铵0.35 g·L~(-1)、pH 7.5、接种量8%,PHAs的合成量可达392.39 mg·L~(-1);But-17菌株合成条件为温度35℃、淀粉20 g·L~(-1)、氯化铵0.35 g·L~(-1)、pH 7.5、接种量5%,PHAs可达304.70 mg·L~(-1)。     

泡沫分离法去除废水中的Cr(Ⅲ)离子

以绿色表面活性剂酪蛋白为起泡剂,采用间歇式泡沫分离法去除废水中高浓度Cr(Ⅲ)离子,考察了pH值、空气流量、酪蛋白的添加量、搅拌速度和装液体积5个因素对Cr(Ⅲ)离子去除率的影响。结果表明:当Cr(Ⅲ)离子初始浓度为100 mg·L~(-1)、处理时间为1.5 h时,最佳分离工艺条件为pH=9.5、空气流量0.75 L·min~(-1)、4 g·L~(-1)的酪蛋白的添加量25 m L、搅拌速度800 r·min~(-1)、装液体积1 500 m L,去除率可达99.78%;在最佳工艺条件下,用常规表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)代替酪蛋白进行对比实验,酪蛋白可以使废水中Cr(Ⅲ)离子去除率提高1.73%。酪蛋白是一种环境友好型物质,作为绿色生物表面活性剂适用于泡沫分离工艺中。     

重金属-多氯联苯复合污染土壤同步洗脱

电子垃圾拆解区土壤具有重金属与有机物复合污染的特性,尤其以Cu、Pb、Cd和多氯联苯(PCBs)的复合污染较为突出。为了同步脱除土壤中重金属与PCBs,选用增溶物质:Tween 80、TX-100、SDBS、β-环糊精与螯合剂柠檬酸依次组合进行复合污染土壤淋洗实验,应用批量平衡震荡法研究它们对重金属(Cu、Pb、Cd)与PCBs(Aroclor 1254)的洗脱效果。通过比较洗脱效果、环境友好性等方面,得出非离子表面活性剂Tween 80与天然螯合剂柠檬酸2种淋洗剂复合最佳;进一步研究两者的淋洗先后顺序、浓度配比、洗脱时间及淋洗剂p H对污染土壤洗脱效果的影响,结果表明,在Tween 80和柠檬酸均为10 g/L、p H=6、淋洗时间12 h时淋洗效果达到最佳,对Cu、Pb、Cd及PCBs的洗脱率分别达到98.77%、55.92%、66.82%和58.01%。因此,利用Tween80和柠檬酸组合可同时有效去除土壤重金属和PCBs,是复合污染土壤淋洗修复的有效淋洗剂。     

磷酸盐稳定化修复锌污染土壤小试和工程效果评估

采用磷矿粉和某商业药剂为主要稳定化修复材料,针对某典型锌污染场地(包括锌污染土壤和工业废渣)开展实验室小试、稳定化修复工程和长期跟踪稳定化效果评估。结果表明:采用磷矿粉+熟石灰组合对锌污染土壤和建筑废渣具有长期稳定并大幅降低污染介质中锌浸出浓度的效果,实验室小试时投加比为2%时,锌的浸出可完全满足场地修复目标值25 mg·L~(-1)的浓度限值;在现场施工时,为保守起见,设定稳定化药剂投加比例4%,在稳定化过程中,pH变化趋势为逐渐升高到11左右,然后降低稳定至7.0左右,废渣和污染土壤中锌浸出分别为0.2 mg·L~(-1)、0.05 mg·L~(-1)以下;稳定化修复后450 d,再次采样测定锌的浸出和pH,结果分别为低于0.2～2.0 mg·L~(-1)和7.3左右,完全达到预期长期稳定化效果。实验室小试和稳定化工程结果可为后续锌污染场地治理修复提供技术参考和借鉴。     

均匀电场下多环芳烃在土壤中的迁移

当循环电解液流速为800 mL/h,电解液为无菌水时,电渗流流量、菲和芘在土壤中迁移量在电压梯度为1 V/cm作用下比电压梯度为0.5 V/cm时要多;电动注入表面活性剂Tween80和HPCD均可以提高菲和芘在土壤中的迁移,注入Tween80和HPCD浓度分别为500和1 000 mg/L时,相应地Phe提高5.8倍和11.7倍、芘提高2倍和3.4倍;而BaP在水中的溶解度太小,电场作用和电动注入表面活性剂对BaP在土壤中的迁移量影响很小。为建立电动修复有机污染物污染提供了技术基础。     

代谢表面活性剂菌处理含油污泥的研究

试验采用异位生物修复技术堆肥法,对某炼厂油泥进行生物修复处理研究.用微生物代谢的表面活性剂对油泥进行预处理,洗脱油泥中部分油分后进行堆肥试验,投加从油田含油土壤中获得的以石油为唯一碳源、代谢高效生物表面活性剂的微生物C-2菌、F-2菌以及无机营养物和疏松剂(锯末),降解油泥中的石油污染物.经过外源微生物和内源微生物共同作用120 d,油泥中的石油烃总量由22 910 mg/kg下降到3 000 mg/kg以下.试验利用色谱-质谱联用方法分析了降解前后石油组分的变化.菌株经传统方法鉴定为蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌.     

UV-Fenton、Fenton和O_3氧化法处理垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的对比研究

对比分析了UV-Fenton法、Fenton法和O_3氧化法对垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的处理特性。结果表明:UVFenton法最佳反应条件为反应时间120 min,pH为4.0,H_2O_2和Fe(II)的投加量分别为6 000 mg·L~(-1)和3 000 mg·L~(-1);Fenton法最佳反应条件为反应时间90 min,pH为4.0,H_2O_2和Fe(II)的投加量分别为10 000 mg·L~(-1)和4 000 mg·L~(-1);O_3氧化法最佳反应条件为反应时间90 min,pH为8.0,O_3投加量为5 g·L~(-1)。在上述反应条件下,UV-Fenton法、Fenton法和O_3氧化法对垃圾渗滤液反渗透膜浓缩液的COD去除率分别为72%、60%和68%,对TOC和总氮(TN)均有较好的去除效果,但是对NH_4~+-N去除不佳。UV-Fenton法和Fenton法对于总磷(TP)的去除优于O_3氧化法。     

淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤

综合分析当前氰化物污染土壤处理方法的特点,提出异位筑堆淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤的技术方法。采用装柱淋洗-废水解毒工艺对天津某氰化物污染土壤开展实验研究,结果表明:采用pH值10~11的石灰水,控制淋洗强度60 L·(m~2·h)~(-1),淋洗时间22 d时,土壤中总氰化物平均含量从47.91 mg·kg~(-1)降低至3.73 mg·kg~(-1),达到土壤污染风险筛选指导值中住宅类用地小于9.86 mg·kg~(-1)的要求;采用碱性氯氧化法对淋洗产生的废水进行了处理,在局部氧化阶段反应pH值12.5,漂白粉用量3.5 g·L~(-1),反应时间1.5 h;完全氧化阶段漂白粉用量4.5 g·L~(-1),反应pH值8.0,反应时间1.0 h的条件下,废水中总氰化物含量可由83.9 mg·L~(-1)降低至0.33 mg·L~(-1),达到GB 8978-1996中小于0.5 mg·L~(-1)要求。研究结果初步表明,采用异位筑堆淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤具有实际应用可行性。     

氨氮浓度对猪粪厌氧消化及产甲烷菌群结构的影响

氨氮抑制是影响高含固厌氧消化推广应用的主要因素之一。通过批式实验,采用外源氨氮投加方式,考察了厌氧消化过程中不同氨氮浓度对鲜猪粪产甲烷效果和产甲烷菌群结构的影响。结果表明:氨氮添加量为2 000 mg·L~(-1)(TAN≈3 596.7 mg·L~(-1))时,日产甲烷速率及累积产甲烷量均明显下降;添加量大于4 000 mg·L~(-1)(TAN≈5 618.7 mg·L~(-1))时,氨氮抑制加剧,出现VFAs累积、产甲烷高峰期后移、丙酸降解失败。不同氨氮投加量下猪粪中挥发性固体(VS)产甲烷率分别为(369.0±17.3)、(318.5±7.6)、(234.7±2.5)、(165.4±19.4)mL·g~(-1),产甲烷效率较对照组分别下降14%、36%和55%。超过4 000 mg·L~(-1)的外源氨氮投加促使产甲烷菌群结构发生显著变化,乙酸利用型产甲烷优势菌Methanosaeta逐渐被Methanosarcina代替,而氢利用型产甲烷菌属中Methanospirillum的优势性逐渐被Methanoculleus和Methanomassiliicoccus取代,说明后者均有较强的氨氮耐受性。主成分分析和冗余分析表明,高浓度氨氮会促使产甲烷途径由乙酸利用型为主向氢利用型为主转变。     

载气含氧量及污染物浓度对土壤石油烃热脱附效率的影响

石油烃(TPHs)在土壤中难以降解,并具有生物毒性,异位热脱附(ESTD)在修复石油烃污染土壤方面极具应用潜力。采用实验室模拟异位热脱附装置,研究了热脱附载气含氧量及土壤石油烃污染浓度对可萃取石油烃(EPHs)中柴油段(DRO)和重油段(ORO)的5种组分去除率的影响。结果表明:在初始浓度为5 000～20 000mg·kg~(-1)时,在20 min内的脱附率均不超过50%;当初始浓度增加到40 000 mg·kg~(-1)、脱附时间为20 min时脱附率可以达到68.2%。热脱附时间为50 min时,40 000 mg·kg~(-1)污染土壤的残余浓度为407.1 mg·kg~(-1)。DOR组分相同时间的脱附率随污染浓度的升高而升高,ORO组分在50 min之内不能完全脱附,脱附率随着污染物浓度上升会出现先增大后减小的趋势。在250℃时,DRO中3个组分的去除率均随着气氛含氧量的增加而呈现明显的增长趋势。在400℃条件下,ORO中2个组分分别在含氧量为12%和15%时达到最高的去除率。本研究结果可为ESTD技术修复不同浓度的石油烃污染土壤的工程设计参数提供参考。