电化学开关表面活性剂对芘的可逆增溶作用

表面活性剂增强修复技术(SER)是目前行之有效的有机污染土壤修复技术,但SER技术存在表面活性剂与污染物分离困难、易导致二次污染、成本高等问题.基于此,提出采用具有电化学开关特性的表面活性剂(N,N-二甲基二茂铁甲基十二烷基溴化铵,Fc12)代替SER技术中的常规表面活性剂,发展基于开关表面活性剂的可逆增强修复技术(RSER).选取芘作为目标物,研究了Fc12在氧化和还原态对芘的增溶作用以及常见环境因素,如pH和温度对Fc12可逆增溶的影响.结果表明,相对于氧化态Fc12,还原态Fc12在其临界胶束浓度(CMC)以上时对芘表现出显著的增溶作用,且增溶能力随表面活性剂浓度增大而增强.温度对Fc12的增溶作用影响显著,例如,还原态Fc12在浓度为3 mmol·L~(-1)、25℃条件下时,芘的表观溶解度为0.779 mg·L~(-1),当温度增加到40℃时,芘的表观溶解度为0.971 mg·L~(-1),其表观溶解度增加了24.6%;但氧化态条件下,芘的表观溶解度仅增加了6.5%;芘的解吸率(芘在还原和氧化态Fc12的表观溶解度差值与还原态Fc12增溶芘的比值)由63.67%增加到71.27%.pH也显著影响Fc12的增溶,当pH值在6—10范围变化时,还原态Fc12的增溶作用呈现先增加后减小的趋势,且在pH 9附近增溶能力最强,而pH 8时芘的解吸果最好.     

β-环糊精衍生物对甲基对硫磷的增溶洗脱和光降解

研究了3种新型β-环糊精衍生物(谷氨酸-β-环糊精、乙二胺-β-环糊精、羧甲基-β-环糊精)对甲基对硫磷的增溶作用、土壤中甲基对硫磷的洗脱作用以及对甲基对硫磷的光降解作用.研究表明,这三种β-环糊精衍生物都能显著地增加甲基对硫磷在水中的溶解度,并且相对增溶倍数与β-环糊精衍生物的浓度成正相关;120g/L的上述3种β-环糊精衍生物溶液中,甲基对硫磷的溶解度比在纯水中分别提高了117.82倍、80.99倍、47.28倍;β-环糊精衍生物能有效洗脱去除土壤中的甲基对硫磷,其中120g/L的谷氨酸-β-环糊精溶液的累积去除率最高,达103.9%,洗脱液浓度是影响洗脱去除率的主要因素;β-环糊精衍生物能促进甲基对硫磷的光降解,在3g/L的谷氨酸-β-环糊精、乙二胺-β-环糊精、羧甲基-β-环糊精溶液中甲基对硫磷光解速率分别为80.26%、91.53%、76.39%。     

Reversibly enhanced aqueous solubilization of volatile organic compounds using a redox-reversible surfactant

Surfactant-enhanced remediation (SER) is an effective method for the removal of volatile organic compounds (VOCs) from contaminated soils and groundwater. To reuse the surfactant the VOCs must be separated from the surfactant solutions. The water solubility of VOCs can be enhanced using reversible surfactants with a redox-acive group, (ferrocenylmethyl)dodecyldimethylammonium bromide (Fcl2) and (ferrocenylmethyl)tetradecanedimethylammonium bromide (Fcl4), above and below their critical micelle concentrations (CMC) under reducing (I⁺) and oxidative (I²⁺) conditions. The CMC values of Fcl2 and Fcl4 in I⁺ are 0.94 and 0.56 mmol/L and the solubilization of toluene by Fcl2 and Fcl4 in I⁺ for toluene is higher than the solubilization achieved with sodium dodecyl sulfate, cetyltrimethylammonium bromide and Trition X-114. The solubilization capacity of the ferrocenyl surfactants for each tested VOCs ranked as follows: ethylbenzene > toluene > benzene. The solubilities of VOCs by reversible surfactant in I⁺ were 30% higher than those in I²⁺ at comparable surfactant concentrations. The effects of Fcl4 concentrations on VOCs removal efficiency were as follows: benzene > toluene > ethylbenzene. However, an improved removal efficiency was achieved at low ferrocenyl surfactant concentrations. Furthermore, the reversible surfactant could be recycled through chemical approaches to remove organic pollutants, which could significantly reduce the operating costs of SER technology.     

腐殖酸钠和表面活性剂对黄土中石油污染物解吸增溶作用

选用十二烷基苯磺酸钠(LAS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基磺酸钠(SAS)对污染的土壤进行解吸实验,研究了这3种阴离子表面活性剂和腐殖酸钠对黄土中柴油类污染物的协同增溶作用.结果表明,腐殖酸钠和3种阴离子表面活性剂对黄土中柴油的解吸均有显著增溶作用,使柴油的解吸量明显增加,柴油的去除率最高可达63%.SDS对柴油的解吸量随腐殖酸钠浓度增大呈线性增加关系;但腐殖酸钠浓度增加对 LAS和SAS的解吸曲线有突越点,超过此浓度后反而会抑制解吸作用.     

阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对酞酸酯类化合物增溶性研究

用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对六种酞酸酯类化合物(五种脂肪链酞酸酯和一种苯基酞酸酯)进行了增溶性实验．结果表明,在表观浓度(Ｃｓ)小于临界胶速浓度(ＣＭＣ)时,十六烷基三甲基溴化铵对四种酞酸酯(ＤＭＰ和ＤＰｈＰ除外)有一定程度的增溶作用;当Ｃｓ大于ＣＭＣ时,对六种化合物的增溶性显著增强．其增溶性(Ｓｔ/Ｓｗ)随Ｃｓ增大而线性递增:当Ｃｓ＜ＣＭＣ时,Ｓｔ/Ｓｗ＝ａ＋Ｋｍｎ·Ｃｓ,ｒ＞０．９０,ｎ＝５;当Ｃｓ＞ＣＭＣ时,Ｓｔ/Ｓｗ＝ａ＋Ｋｍｃ·Ｃｓ,ｒ＞０．９９,ｎ＝５． 各化合物增溶系数随各自固有水溶性(Ｓｗ)减小而增大(苯基酞酸酯有所反常),ｌｇＫｍｎ和ｌｇＫｍｃ与各自ｌｇｌ/Ｓｗ具有良好的线性正相关性．本文进一步对增溶机理进行了分析解释．     

胶束形态对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)增溶典型苯系物行为的影响

研究了30℃条件下,浓度为1.2×10-4mol·l-1—2.88×10-2mol·l-1的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液的吸光度及相应浓度条件时对典型苯系物(苯、甲苯和乙苯)的增溶作用.利用表面活性剂的紫外吸收随浓度变化这一特性,从其不同的拐点处求得CTAB的第一、第二临界胶束浓度分别为7.2×10-4mol·l-1和9.6×10-3mol·l-1.在实验浓度范围内,CTAB溶液对苯、甲苯和乙苯的表观溶解度增溶曲线上同样得到两个拐点,即苯7.2×10-4mol·l-1和9.6×10-3mol·l-1,甲苯7.2×10-4mol·l-1和7.2×10-3mol·l-1以及乙苯7.2×10-4mol·l-1和9.6×10-3mol·l-1,这与第一、第二临界胶束浓度相等或相近.由于溶液中CTAB胶束形态随浓度增加而变化,表明胶束形态对CTAB增溶苯系物的行为有显著影响。     

不同表面活性剂对土壤中BaP的去除研究

将非离子型表面活性剂Brij35、阳离子型表面活性剂CTAB、阴离子型表面活性剂SDBS、生物表面活性剂鼠李糖脂Rhamnolipid对苯并芘(BaP)的增溶能力和对BaP污染土壤的洗脱效果进行了对比研究,当表面活性剂浓度为10g/L时,其洗脱效果:Brij35(71.3%)Rhamnolipid(49.9%)SDBS(43.2%)CTAB(13.1%)。通过计算与比较临界胶束浓度(CMC)、摩尔增溶比(MSR)、表面活性剂在土壤表面的饱和吸附量,几种表面活性剂中确定Brij35为最佳清洗剂。同时探究了液固比、表面活性剂浓度、温度、洗脱时间对土壤中BaP去除率的影响。结果表明最佳的洗脱条件为:液固比101,Brij35 10g/L,反应温度20℃,洗脱时间24h。此条件下BaP的去除率最高可达72.4%。研究证实了Brij35能促进土壤中BaP的分离以达到修复目的。     

不同类型表面活性剂对三氯乙烯的增溶作用

考察不同类型的表面活性剂对三氯乙烯(TCE)的增溶作用.选用阴离子型十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子型聚氧乙烯辛基苯酚醚(TX100)、阳离子型十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)及生物表面活性剂鼠李糖脂和脂肽,研究表面活性剂对三氯乙烯的增溶能力.结果表明,5种表面活性剂浓度在临界胶束浓度(CMC)以上时,TCE在水相中的表观溶解度随表面活性剂浓度的增大而线性增大.质量增溶比(WSR)和摩尔增溶比(MSR)为鼠李糖脂>脂肽>CTAB>TX100>SDS.在各表面活性剂溶液中,所用的各表面活性剂质量浓度顺序为SDS#TX100=CTAB#鼠李糖脂=脂肽,两种生物表面活性剂的质量浓度仅为SDS的1%,但生物表面活性剂对TCE的饱和增溶容量有更好的提高效果.因此,相比之下,生物表面活性剂对TCE的增溶能力较强,其中以鼠李糖脂为最佳,而在化学合成表面活性剂中阳离子表面活性剂CTAB增溶TCE的效果最优.     

甲苯增溶吸收微乳液的制备及相行为

为选择适于甲苯增溶吸收微乳体系,研究了以甲苯为油相、以正丁醇或正辛醇为助表面活性剂分别与典型阳离子、阴离子、非离子表面活性剂形成的微乳液的相行为,用相图法分析了微乳体系的稳定性.以相图微乳区面积为指标,考察了影响微乳液增溶甲苯的因素.结果表明,在实验条件下6 种微乳液可以自发形成;以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂、正辛醇为助表面活性剂、表面活性剂与助表面活性剂质量比为3:2、温度为30℃时,微乳区面积最大(64%),可作为甲苯增溶吸收微乳液.     

生物与化学表面活性剂对多氯联苯的协同增溶作用

采用室内序批试验比较研究了单一的生物/非离子化学表面活性剂(SAA)与生物-非离子混合表面活性剂对商业用多氯联苯(PCBs)Aroclor1242的增溶作用.结果表明,生物表面活性剂鼠李糖脂(RL)对Aroclor1242的增溶作用要高于三种非离子SAA,三种非离子SAA对Aroclor1242的增溶作用顺序为POE(6)＞POE(10)＞Brij35,与其亲水亲油平衡值(HLB)呈负相关;鼠李糖脂与非离子SAA对Aroclor1242的增溶存在协同效应,混合表面活性剂溶液中Aroclor1242的摩尔增溶比(MSR)、胶束相/水相间的分配系数(Kmc)均大于对应的单一表面活性剂,其协同增溶作用顺序为RL-Brij35＞RL-POE(10)＞RL-POE(6),协同增溶作用的大小与其中的非离子表面活性剂的HLB值呈正相关.