SDBS胶束体系热力学性质的研究

文章选用十二烷基苯磺酸钠为研究对象,在(25±0.02)℃下,用Na+选择性电极法测量不同浓度的电动势(EMF),求出其临界胶束浓度(cmc)及反离子结合度,得出反离子与胶束结合的经验平衡常数Kass。在25～50℃范围内,每隔5℃电导率随温度的变化,求出对应温度下的cmc及其相应的一系列热力学参数。在实验温度范围内,吉布斯自由能均为负值,胶束化可以自发进行;焓变为正值,胶束化过程吸热,且属于熵驱动过程,有18.67%的T△micS0增加对胶束稳定性增加有贡献,以上特征参数的确定,可为研究表面活性剂溶液的各种应用以及处理技术提供重要参考。     

用于湿法净化黑烟表面活性剂筛选的数学模型研究

湿法净化燃煤窑炉中的黑烟,关键在于表面活性剂对炭黑的润湿、增溶和降低表面张力作用.根据研究筛选的数学模型,计算AEO-9和SDBS混合表面活性剂溶液的亲水亲油平衡值HLB、临界胶束浓度CMC与胶束形成吉布斯自由能ΔG0mf.通过实验测得不同配比AEO-9和SDBS溶液的CMC和处于该CMC时黑烟的去除效率η,分析混合溶液中HLB、CMC、ΔG0mf与η的关系,建立新的数学模型.结果表明,理论CMC与实测CMC吻合度较好;HLB与ln[CMC]线性相关;ΔG0mf与η存在二次函数关系.降低CMC可以有效增大HLB,增加溶解度,减小形成胶束的吉布斯自由能,降低表面张力,使形成胶束的反应更容易自发进行,有效提高黑烟去除效率.     

生物表面活性剂用于逆胶束体系的构建及微水相条件优化

对生物表面活性剂应用于逆胶束体系构建及微水相的条件优化进行了研究.通过与化学表面活性剂(阳离子表面活性剂CTAB、阴离子表面活性剂AOT、非离子表面活性剂TWTween-80)的对比可知,生物表面活性剂鼠李糖脂RL具有高增溶性、低使用量、微环境所需条件温和等优点.通过荧光法测得RL在异辛烷中的临界胶束浓度CMC为0.0...     

新型螯合型表面活性剂增溶菲的热力学和动力学研究

采用批平衡试验法,研究了新型螯合型表面活性剂N-十二酰基乙二胺三乙酸钠(N-LED3A)增溶菲的性能,并探讨了其增溶热力学和动力学特征.结果表明:N-LED3A可有效增溶菲,菲的表观溶解度S*w及其在表面活性剂单体和胶束相的分配系数Kmn和Kmc均随温度升高而增大;N-LED3A的临界胶束浓度(CMC)随温度的升高(15、25、35、45℃)呈现先减小后增大的趋势;菲在N-LED3A单体/水、胶束/水的表观摩尔分配焓变ΔH*mm、ΔH*mc分别为18.30、13.12 kJ·mol-1,菲在水、N-LED3A单体和胶束中的表观摩尔溶解热分别为18.87、37.17和31.99 kJ·mol-1,均为吸热过程,故温度升高有利于菲在N-LED3A单体和胶束中的分配作用,菲在水、N-LED3A单体和胶束中的溶解量随温度升高而增大。动力学方程拟合结果表明,一级动力学方程最适合描述N-LED3A对菲的增溶过程.     

复配表面活性剂水溶液处理甲苯气体的研究

以非离子表面活性剂吐温-20(Tween-20)为主表面活性剂,添加助表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及助剂氯化钠,形成复配水溶液吸收剂处理VOCs废气.以甲苯为VOCs的典型代表,研究了Tween-20,Tween-20/SDBS和Tween-20/SDBS/氯化钠3种水溶液吸收剂的临界胶束浓度(CMC)及其对甲苯去除率的影响.结果表明,当表面活性剂浓度达到CMC时,水溶液对甲苯的吸收效果开始明显增强,加入助表面活性剂SDBS和助剂氯化钠有利于甲苯的去除,同时可降低溶液的CMC,减少表面活性剂的用量,降低水溶液吸收法处理VOCs成本.当空气流量G为300mL/min、液体喷淋量L为75mL/min、进口甲苯浓度800mg/m3、温度T为30℃时,分别以Tween-20、Tween-20/SDBS(摩尔比1/4)和Tween-20/SDBS/氯化钠(摩尔比1/4/0.1)的水溶液为吸收剂,且浓度均为1CMC时,甲苯去除率分别为56%、70%和77%,三元复配表面活性剂水溶液的吸收效果最佳.     

生物表面活性剂逆胶束中漆酶催化性能的研究

对一种新型生物表面活性剂逆胶束中漆酶的催化性能进行了研究.以鼠李糖脂(RL,阴离子生物表面活性剂)为表面活性剂,异辛烷和正己醇为溶剂和助表面活性剂,构建逆胶束,分别考察了有机相组成、RL浓度、逆胶束体系含水率W0、缓冲溶液酸碱度及盐浓度等因素对该逆胶束体系中漆酶催化性能的影响.结果表明,当逆胶束有机相正己醇/异辛烷体积比为1:1.8,RL浓度为13mmol/L,体系含水率W0为42,缓冲溶液pH5.0,KCl浓度为10mmol/L时,该体系中漆酶具有较好的活性及稳定性.对比试验显示,与化学表面活性剂AOT逆胶束相比,RL逆胶束能使漆酶表现出较高的活性及稳定性,说明与传统化学表面活性剂相比生物表面活性剂在构建逆胶束酶体系上的具有一定的优越性.     

反胶束体系中漆酶催化愈创木酚的研究

采用4种不同属性类型的表面活性剂(CTAB,Tween-80, AOT以及鼠李糖脂)构建反胶束体系,以木质素模式物愈创木酚为底物,研究了漆酶在反胶束环境中催化愈创木酚的特性,通过对不同反胶束环境中漆酶酶活的对比,确定在4种反胶束体系中,适合酶解反应的最佳表面活性剂浓度和对应的最佳含水率w0.分别为:CTAB浓度20mmol/L,w0=20;Tween 80浓度50mmol/L,w0=25;AOT浓度30mmol/L,w0=10;鼠李糖脂浓度10mmol/L,w0=30.并考察了表面活性剂类型属性对愈创木酚在反胶束体系中酶解行为的影响和底物动力学.结果表明,最佳表面活性剂浓度以及对应的最适含水率条件下,阴离子表面活性剂AOT和鼠李糖脂的反胶束体系中愈创木酚底物的催化效果较好,鼠李糖脂反胶束体系中底物的催化率最高,反应6h后分别比 CTAB、Tween-80以及AOT反胶束体系中的转化率高44.12%、34.6%、29.43%.     

十二烷基苯磺酸钠对异丙草胺光解体系的影响

研究了不同浓度的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对除草剂异丙草胺在水溶液中光解的影响。结果表明,表面活性剂不直接参与异丙草胺的光反应;在ρ(SDBS)小于其临界胶束浓度(CMC)时,SDBS对异丙草胺的光反应有微弱抑制作用,而ρ(SDBS)大于其CMC时,SDBS胶束的形成对异丙草胺的光反应有加速的趋势。推测是由于ρ(SDBS)在达到CMC之前,对光解的影响以光吸收作用为主,对异丙草胺光解有一定的抑制;而达到CMC后,胶束对异丙草胺有富集作用,胶束内部类似有机相的环境,利于异丙草胺光反应,此时SDBS对光解的作用就以加速光解为主。      

苯酚、苯胺对吸附胶束絮凝过程的影响

吸附胶束絮凝(AMF)法可用于去除水体中的各种污染物,为了对其处理过程中的行为加以控制,以阴离子表面活性剂SDS和铝盐为模型,通过Zeta电位、表面张力和平均粒度等分析方法,研究了吸附胶束絮凝法对苯酚、苯胺的分离去除及苯酚、苯胺对其吸附胶束絮凝过程的影响。结果表明:苯酚的存在没有对表面活性剂胶束的絮凝产生明显的影响,由于Al3+的存在,推测苯酚以络合物的形式吸附在胶束的斯特恩层,并可通过铝盐对胶束的絮凝而与水相分离去除,其去除率在40%~50%左右。而极少量的极性有机物苯胺可使表面活性剂胶束的絮凝发生较大改变,推测苯胺的存在抑制了絮凝胶团的形成。当苯胺浓度低于100 mg/L时,苯胺的去除率可达90%左右。该研究为胶束絮凝分离溶解性有机物提供了实验参考。     

漆酶的逆胶束萃取条件优化的研究

研究了生物表面活性剂逆胶束体系萃取纯化漆酶的后萃的过程.在此逆胶束体系中,表面活性剂采用一种阴离子生物表面活性剂鼠李糖脂(rhamnolipid, RL),溶剂采用异辛烷.分别考察了4种不同离子种类(NaCl, NaBr, KCl和KBr)与不同浓度、4种不同助溶剂种类(正丁醇,正己醇,正庚醇及正辛醇)与不同比例、乙醇的含量以及温度对漆酶的后萃过程的影响.结果表明,0.25mol/L KCl或0.20mol/L KBr能够得到较好的萃取效果;在四种助溶剂中,正己醇(比例为0.5)和正庚醇(比例为0.5)效果比较好;乙醇加入量为9%效果最优;最适宜温度为35℃.在上述条件下,漆酶的酶活回收率和纯化倍数分别高达90%,4.7倍.电泳分析结果进一步证实了漆酶的纯化效果较好.研究证明鼠李糖脂逆胶束萃取酶类具有广阔的应用前景.     

Characteristics of isothermal adsorption and desorption of aluminum ion to/from humic acids

The adsorption and desorption characteristics of Al3+ to/from humic acids at di erent pH, ionic strength, and temperature were studied by the C-25 glucosan-gel chromatography method. The results showed that the maximum adsorption amount (Qmax) and adsorption constant (k) increased, whereas, the absolute value of standard thermodynamic molar free energy change ( G0 m) decreased with the increase of pH at constant ionic strength and temperature. With ionic strength increasing from 0 to 0.15 mol/L, Qmax and k increased and the absolute value of G0 m decreased at constant pH and temperature. High temperature was unfavorable for the adsorption reaction, as indicated by the dramatic decrease of Qmax and the absolute value of G0 m with an increase in temperature. The standard thermodynamic molar free energy change ( G0 m) and the standard thermodynamic enthalpy change ( H0m ) of the adsorption reaction were both negative, suggesting that adsorption reaction was spontaneous and exothermic. The desorption rate of HA-Al3+ complex accelerated with the decrease of pH, and a significant linear relationship could be obtained between pH and the desorption rates of Al3+ from humic acids. These results demonstrated that the Al3+ adsorption reaction was a “biphase” reaction, and adsorption occurred at both the interior and exterior adsorption sites of humic acids.     

Influences of perfluorooctanoic acid on the aggregation of multi-walled carbon nanotubes

The aggregation of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) in the aqueous phase not only inhibits their extensive utilization in various aspects but also dominates their environmental fate and transport.The role of surfactants at low concentration in the aggregation of MWCNTs has been studied,however the effect of perfluorinated surfactants at low concentration is uncertain.To understand this interfacial phenomenon,the influences of perfluorooctanoic acid (PFOA),and sodium dodecyl sulfate (SDS) as a control,on MWCNT aggregation in the aqueous phase were examined by the UV absorbency method.Influences of pH and cationic species on the critical coagulation concentration (CCC) value were evaluated.The CCC values were dependent on the concentration of PFOA,however a pronounced effect of SDS concentration on the CCC values was not observed.The CCC values of the MWCNTs were 51.6 mmol/L in NaCl and 0.28 mmol/L in CaCl 2 solutions,which suggested pronounced differences in the effects of Na+ and Ca2+ ions on the aggregation of the MWCNTs.The presence of both PFOA and SDS significantly decreased the CCC values of the MWCNTs in NaCl solution.The aggregation of the MWCNTs took place under acidic conditions and was not notably altered under neutral and alkaline conditions due to the electrostatic repulsion of deprotonated functional groups on the surface of the MWCNTs.     

新型胺化介孔炭的制备及其对Pb(II)的吸附

采用微波辅助磷酸活化制备了高中孔率蔗渣基介孔炭,并通过硝酸氧化和乙二胺聚合在其孔道内修饰了含氮多胺基团,探索了溶液浓度、温度、吸附剂剂量等对改性介孔炭的Pb(II)吸附性能、行为和热力学特性的影响.结果表明,蔗渣基介孔炭较宽的孔道结构可通过乙二胺缩水聚合反应在其表面接枝酰胺、仲胺等含氮基团;胺化改性增强化了介孔炭对水溶液中Pb(II)的固定作用,改性后介孔炭对Pb(II)的吸附量高达180mg/g,是改性前介孔炭的1.5倍;改性介孔炭对Pb(II)的去除率显著增加,对溶液浓度<60mg/L的Pb(II)去除率接近100%.等温吸附与热力学数据表明,胺化改性介孔炭对Pb(II)的吸附位能量存在差异化,吸附是自发的吸热反应过程,温度对铅(II)离子吸附有促进作用,化学作用在吸附过程中发挥了重要作用.     

毛竹基Fe-Co/C复合材料对水体中阿特拉津的去除

以毛竹为载体、铁钴复合盐溶液为前驱体,采用水热浸渍法制备了毛竹基Fe-Co/C复合材料,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和比表面积分析仪(BET)对样品进行了表征分析。通过批量实验研究了Fe-Co/C复合材料对阿特拉津的吸附特性。该吸附材料对水体中阿特拉津显示了良好的吸附性能。在阿特拉津初始浓度为10.0 mg/L,溶液pH为7.0,吸附剂用量为0.4 g/L,反应温度为25℃时,阿特拉津的平衡吸附量为21.89 mg/g。吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温式。热力学结果表明,Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附是自发吸热过程。红外结果表明,氢键是Fe-Co/C复合材料对阿特拉津吸附的主要作用力,孔隙效应和л-л电子共轭作用也可能促进复合材料对阿特拉津的吸附。     

南京地区近地面臭氧浓度与气象条件关系研究

通过分析2013—2015年南京地区相关气象要素对近地面臭氧浓度的影响,建立了用于不同季节高浓度臭氧污染事件的预报预警模型,并归纳总结了南京地区高浓度臭氧出现的天气形势.结果表明,近地面臭氧浓度的变化与气象要素密切相关,气温、能见度、日照小时、总(净)辐射辐照度等要素与O_3浓度呈显著正相关,与相对湿度、总(低)云量呈负相关.高浓度臭氧污染是多因子综合作用的结果,典型气象条件表现为:太阳辐射强,低云量少,相对湿度适宜,地面小风速及特定的风向.通过定义高浓度臭氧潜势指数HOPI和风向指数WDI,并综合考虑14:00地面气温、相对湿度及8:00各标准层的相关气象要素,建立了逐季节多指标叠套的高浓度臭氧预报方程.采用2016年资料对其进行检验,发现预报值与观测值的相关系数分别达0.72(冬季)、0.76(春季)和0.73(夏季),说明方程具有较好的拟合效果和可预报性.通过普查历史天气图,归纳了伴随南京地区高浓度臭氧事件出现的8种主要天气形势,即高压类(高压中心G0、高压后部G1)、低压类(低压底部D0、低压前部D1、低压倒槽D2)、均压类(高压相关的均压JG、低压相关的均压JD、其它均压J).其中,以高压后部地面形势出现概率最大,低压前部均压场出现时对应臭氧平均浓度最高.     

城市热效应与热效应模型研究

影响城市热环境的因素有很多,其中地表覆盖类型是热效应影响因素中较为重要的一个。笔者在研究深圳市城市热环境效应的基础之上建立了一个三维动态模型,对硬化路面覆盖条件下的温度场进行模拟,并对该热环境效应模型进行了较为详细的分析。      

梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附

以梧桐枯叶为原料、磷酸为活化剂制备活性炭,研究了不同浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭孔结构和表面化学性质的影响. 通过XRD(X射线衍射)、BET比表面积、红外图谱、XPS(X射线光电子能谱)等对梧桐叶活性炭进行表征,并对其表面零电荷点(pH_pzc)进行了测定,从热力学的角度研究了梧桐叶活性炭对水溶液中不同极性酚类物质的吸附行为. 结果表明,梧桐叶活性炭制备的最佳工艺条件为:浸渍比(质量比)为3∶1,活化温度为450℃,活化时间为2.5h. 浸渍比增大、活化温度升高和活化时间的延长,都有利于增加活性炭表面极性;活性炭的极性表面对酚类物质的吸附有重要影响,梧桐叶活性炭对苯酚、邻硝基苯酚和对硝基苯酚的吸附量分别达到79.2、93.9和95.8mg/g. 热力学研究表明,梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附符合Frenundlich等温吸附方程,并且是一个自发的放热过程,其吸附焓变、吸附熵变、吸附自由能变均小于零.      

环丙沙星在亚高山草甸土和沼泽土中的吸附特性

为了研究环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）在土壤中的吸附过程及主要影响因素,以川西北高原亚高山草甸土和沼泽土为研究对象,采用OECD guideline 106批平衡方法,分析了亚高山草甸土和沼泽土对CIP的吸附动力学特征、吸附热力学特征以及pH、温度、CIP初始浓度等对其吸附过程的影响.结果表明:①不同初始浓度CIP在两种土壤中的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型,R2为0.920 2~0.988 6.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合两种土壤对CIP的吸附热力学过程,吸附等温线符合“L”型.③在15~35℃范围内,吸附热力学参数ΔHθ（吉布斯自由能）和ΔGθ（焓变）均小于0,ΔSθ（熵变）大于0,表明两种土壤对CIP的吸附过程以物理吸附为主,属于吸附体系混乱度增加的自发进行的放热反应.④吸附容量lg K_f满足沼泽土大于亚高山草甸土,说明沼泽土对CIP的吸附能力强于亚高山草甸土,且两种土壤的吸附能力与CIP的初始浓度呈正相关.⑤在pH为3~9条件下,吸附量均随pH的增加呈现先增后减的趋势,当pH为5时,两种土壤对CIP的吸附效果均最好,表明强酸和碱性环境均不利于土壤对CIP的吸附.研究显示,CIP在两种土壤中的吸附容量、吸附强度以及吸附速率均存在较大差异,温度、CIP的初始浓度和pH对两种土壤吸附CIP存在一定影响.      

粉末活性焦对水中磷酸盐的吸附性能

以蒙东褐煤为原料,通过沉降炉炭化活化一步法制备了粉末活性焦（COKE）,其具有丰富的孔隙结构,以微孔为主,占据比表面积的79.3%.考察了活性焦对水中磷酸盐的吸附性能,并进一步研究了吸附时间、温度、初始pH值、初始磷酸盐浓度、活性焦投加量和共存离子对吸附过程的影响,以及吸附动力学、吸附等温线和热力学特征.结果表明：活性焦对水体中的磷酸盐具有良好的吸附性能.在30℃,pH=7的条件下,利用20.00g/L活性焦吸附1mg/L磷酸盐溶液,60min即可达到吸附平衡,此时吸附率可达89.4%.当吸附温度越高（10~40℃）,活性焦投加量越大,溶液pH值在6~7时,活性焦对水中磷酸盐的去除效果越好.共存离子的存在（NO₃^-、SO₄^2-、CO₃^2-）对活性焦吸附磷酸盐有抑制作用.活性焦对磷酸盐溶液的吸附过程较好符合Freundlich模型（R²>0.99）和准二级动力学模型（R²>0.99）,最大吸附容量为1.746mg/g（30℃）,并通过热力学分析发现此过程为自发的吸热反应.利用傅立叶红外光谱分析进一步表明,活性焦吸附磷酸盐主要依靠配位交换.与活性炭相比,活性焦性价比更高,具有良好的应用前景.