表面活性剂的生态毒理学及其应用研究进展

绝大多数表面活性剂如LAS、AS和AE易被分解,对环境和生物没构成严重的威胁;但部分表面活性剂的降解产物如NP具有潜在的危害,不容忽视。此外,表面活性剂具有增溶和增流作用,能促进疏水性有机污染物的去除,可应用于修复环境污染。     

磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制

为进一步提高磁化与表面活性剂协同改善水湿润性能的能力，基于红外光谱、表面张力、接触角、粉尘沉降时间及降尘效率等试验，研究磁化与活性剂协同改善水湿润性能的作用机制，并经西铭矿48712综采面现场应用验证两者间协同降尘性能。结果表明：磁化对水湿润性能的改变主要通过破坏水分子间氢键结构，使得大分子团簇结构变为小分子集团来增加溶液降尘性能；活性剂通过所具有的亲水基及亲油基在溶液表面形成隔离层降低水溶液表面张力，同时，磁化还能通过改变活性剂在溶液表面的吸附方式，进一步增强活性剂溶液湿润性能及降低活性剂使用量，在磁化作用下，阴-非离子复配活性剂C临界胶束浓度比原有未磁化溶液降低25%。经现场应用，磁化与表面活性剂协同增效明显优于单一活性剂溶液。     

表面活性剂润湿煤层效果的研究

通过对煤层、表面活性剂性质的分析研究，确定了适应煤层注水使用的表面活性剂类型；通过煤样吸液速度与表面活性剂分子结构关系的研究，提出了螺层吸水速度不仅与表面活性剂的表面张力和接触角有关，而且还与其分子结构和煤层的基本结构单元及组份有关的观点。     

煤层注水润湿效果的研究

本文通过对表面活性剂类型、浓度与表面张力的关系分析研究,确定了能够有效提高固体表面润湿效果的表面活性剂类型和浓度,并提出了表面张力与表面活性剂浓度对数值之间的函数关系,可以为煤矿防尘、瓦斯防突出等实际应用中表面活性剂的使用提供借鉴和帮助,具有现实意义。     

阴/非离子化学剂与糖脂类生物剂复配对煤尘润湿效果影响

为解决糖脂类生物表面活性剂润湿性能差的问题,选取4种化学表面活性剂和3种生物表面活性剂,通过对化学表面活性剂与生物表面活性剂的溶液的表面张力、沉降速度和红外光谱分析,研究化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘润湿效果的影响。研究结果表明：化学表面活性剂与生物表面活性剂复配对煤尘的润湿性存在增强作用,且化学表面活性剂润湿性能越强,复配后对煤尘润湿性的增强作用越好,当二者为阴/非组合时这种增效作用更强,当质量分数达到一定值时,影响减弱。单体与复配的表面张力的线性回归模型表明,在对复配表面张力的影响中化学表面活性剂占主要影响因素。其中化学表面活性剂SDS与生物表面活性剂槐糖脂复配时增效作用最好,表面张力最低为23.04 mN/m,煤尘沉降速度最快为7.70 mg/s。     

玉门矿区污染黄土中原油的解吸研究

用振荡平衡法研究了玉门矿区原油污染黄土中原油的解吸行为，测得了解吸常数，绘出了解吸等温线。结果表明，Freundlich方程可较好地描述黄土中原油的解吸状况；黄土中原油的解吸行为受温度、溶液pH值和表面活性剂的影响；温度和pH值越高，原油解吸量越大；阴离子表面活性剂的加入有助于原油的解吸，在相同条件下使解吸率提高了5倍，阳离子和非离子表面活性剂的加入不利于原油解吸，但是阳离子表面活性剂的加入有利于原油在土壤中的截留以及回收再利用。本研究为修复玉门原油污染黄土提供了理论依据。     

Na2SO4改善阴离子表面活性剂湿润煤尘性能的研究

本从实验和理论两方面研究了硫酸钠（Na2SO4)改善阴离子表面活性剂溶液湿润煤尘的过程。结果表明,试验用的3种阴离子表面活性剂溶液添加Na2SO4后,对难湿润煤尘的湿润能力均有很大改善。对浓度较低的表面活性剂溶液,Na2SO4起的湿润作用更大。添加Na2SO4改善阴离子表面活性剂溶液湿润能力的主要原因有：（1）表面活性剂或添加Na2O4的表面活性剂复合物降低了水的表面张力;（2）煤尘表面的疏水晶格吸附表面活性剂产生亲水作用;（3）SO4^2-吸附在煤尘表面的亲水晶格上使其保持亲水性;（4）在煤尘疏水晶格上的表面活性剂分子密实填充作用改善其亲水性;（5）在已吸附有表面活性剂的煤尘表面上继续吸附表面活性剂形成半胶束,恢复其亲水性。当表面活性剂使溶液的表面张力降低到临界值以下时,溶液的表面张力对湿润能力不再起重要作用,此时起主导作用的因素是（2）和（3）,其次是（4）和（5）。由于用Na2SO4和低浓度的表面活性剂几乎可以达到单一高浓度表面活性剂的效果,而且Na2SO4的价格比各种表面活性剂的价格要低得多,用添加部分Na2SO4的方法减少表面活性剂的用量,可以大大节约湿润剂的成本。     

表面活性剂对硅尘润湿性影响的分子模拟

研究表面活性剂对SiO₂粉尘润湿性影响，对SiO₂粉尘治理具有重要意义。以SiO₂-表面活性剂-水模型为基础，采用蒙特卡罗和分子动力学的方法，结合沉降试验，探究不同表面活性剂对SiO₂润湿性的影响。模拟结果表明：表面活性剂能够提高SiO₂的吸水量，且在十六烷基三甲基溴化铵(Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide, CTAB)条件下吸水量提升得最多；分子动力学模拟后，SiO₂-CTAB-水模拟体系中分子间相互作用能最大，表明CTAB对SiO₂润湿性的影响最大；当CTAB和月桂基葡萄糖苷(Alkyl Polyglucoside, APG1214)以物质的量比3∶1复配时SiO₂的吸水量最高。沉降试验表明，SiO₂粉尘在单体CTAB和物质的量比3∶1复配的CTAB/APG1214溶液中沉降时间较短，说明这2种溶液对SiO₂的润湿效果较好，与模拟结果一...     

氟碳表面活性剂对空心微珠三相泡沫抗溶抗烧性能影响研究

研究了氟碳表面活性剂添加量、氟碳表面活性剂性质和泡沫液浓度等对空心微珠三相泡沫在油面稳定性的影响,并在模拟燃烧装置上对比了添加氟碳表面活性剂前后三相泡沫的抗烧能力.结果表明,加入氟碳表面活性剂后,三相泡沫在油面的稳定性显著增强,且阴离子氟碳表面活性剂优于阳离子和两性离子表面活性剂.当阴离子氟碳表面活性剂、空心玻璃微珠和蛋白泡沫浓度分别为0.02%、6%和10%时,三相泡沫受热后表面形成黑色致密覆盖层,可有效隔绝热量向内部传递,使抗烧性得到明显提高.     

表面活性剂在太和山尘毒治理中的应用及展望

对表面活性剂用于矿山尘毒治理的同和种主要途径进行了综合阐述，并进一步探索了表面活性剂在该领域应用的研究方向。     

阴-非混合表面活性剂对DNAPLs的增溶作用

表面活性剂增溶修复是一种有效的土壤有机污染修复技术.采用静态平衡法比较研究了单一的阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和非离子表面活性剂聚氧乙烯失水山梨脂肪酸酯醇醚(TWSO)及其混合表面活性剂对3种氯代烃化合物氯苯(CB)、1,2-二氯苯(1,2-DCB)和三氯乙烯(TCE)的增溶作用.考察了无机盐离子Na 、M2 和Ca2 对增溶作用的影响,以期为土壤和地下水重非水相液体(DNAPLs)污染提供新的修复途径.结果表明,阴-非混合表面活性剂TW80-SDS对3种化合物的增溶效果明显强于单一的阴离子表面活性剂SDS,混合表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)随着非离子表面活性剂质量分数的增加而降低,其增溶能力随着非离子表面活性剂质量分数的增加而增加,对污染物的增溶程度排序为:三氯乙烯＞氯苯＞1,2-二氯苯.表面活性剂在临界胶束浓度以上,对有机物的分配系数Kmc与有机物的辛醇-水分配系数Kow相当,而增溶比与有机物的水溶解度呈正相关,与Kow、kow、溶质的摩尔体积和表面活性剂的亲水-亲油平衡值HLB呈负相关.Na 、Mg2 和Ca2 能增大氯苯在表面活性剂中的表观溶解度,阴非离子表面活性剂SDS与TW80混合后能提高表面活性剂的抗硬水能力,提高增溶效率.     

表面活性剂在甲烷氧化菌降解煤体甲烷中的适用性研究

甲烷氧化菌液在进入煤储层后会产生较高的毛管压力,且随着甲烷氧化菌降解煤层瓦斯的进行,毛管压力逐渐增大,容易引起水锁伤害。采取向甲烷氧化菌菌液加入复配表面活性剂以期减缓菌液造成的水锁伤害,通过测试所选表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与椰子油脂肪酸二乙醇酰胺（CDEA）对菌液表面张力的降低程度来了解表面活性剂与菌液的配伍比例,并对含复配表面活性剂的甲烷氧化菌对煤层甲烷的降解进行研究。研究结果表明:表面活性剂与菌液最佳配伍比例为SDBS∶CDEA为1∶4,最佳配伍浓度为0.5％,且表面活性剂在菌液中稳定性较好;菌液中添加复配表活剂20 mL,在混合气体压力为2 MPa、氧浓度为 1％、温度为 30 ℃时,添加复配表面活剂菌液的甲烷最终降解率为51.65％,比未添加复配表面活剂菌液高出11％左右。因此,向甲烷氧化菌菌液中添加复配表面活性剂具有很好的适用性。     

水溶性有机物和非离子表面活性剂对土壤中芘生态毒性的影响

采用生物培养和物理化学试验研究了水溶性有机物(DOM)和非离子表面活性剂对土壤中芘生态毒性的影响.结果表明,水溶性有机物具有表面活性.水稻根的芘毒害敏感区间为0～200 mg/kg,100 mg/kg是土壤中芘对水稻根伸长最大抑制率质量比.DOM的存在会降低芘的生态毒性,且芘生态毒性的降低程度随DOM质量浓度的增大而增大.在试验条件下,DOM和表面活性剂单一作用对芘生态毒性均有减轻的趋势;当DOM和表面活性剂共存时,芘的生态毒性则比DOM单独作用时的结果弱,而强于表面活性剂单独作用的结果.     

非离子表面活性剂对土壤中甲基对硫磷的增溶、洗脱及其在土壤中的吸附

探讨了3种非离子表面活性剂Brij30、Brij35和Tween80溶液对水溶液中甲基对硫磷的增溶作用,对土壤中甲基对硫磷的洗脱作用以及土壤对3种非离子表面活性剂的吸附作用.增溶实验结果表明,3种非离子表面活性剂在水溶液中均对甲基对硫磷有较好的增溶作用,而且无论在临界胶束浓度前或后,表面活性剂对甲基对硫磷的增溶顺序均为:Tween80,Brij30和Brij35.淋洗实验结果表明,3种非离子表面活性剂对土壤中甲基对硫磷的去除效果不如蒸馏水好,而且实验土壤对3种非离子表面活性剂均有较强的吸附作用.这种吸附作用对土壤中甲基对硫磷的去除有严重不利影响.     

SEPR技术对土壤中芘的强化去除机制研究

为探讨表面活性剂强化植物修复(SEPR)技术对土壤中芘的强化去除机制,选用延安市常见的紫花苜蓿为材料,以Tween 80为表面活性剂代表,通过室内栽培试验,系统分析研究SEPR技术对土壤中芘的强化去除效果和强化去除途径。结果表明：1)紫花苜蓿在一定芘初始质量比的土壤中能够正常生长,对污染土壤有一定的治理作用,而表面活性剂Tween 80能够促进植物的生长;2)表面活性剂Tween 80能够提高土壤中芘的去除率,其强化去除率为8.96%～14.02%;3)SEPR技术能够减少植物体内芘的富集量,对植物具有减毒效应;4)表面活性剂Tween 80可通过增强土壤中不同去除要素的去除效果以达到对芘的强化去除,其中最为明显为植物-微生物交互作用,且在中等污染程度去除效果最好。因此,SEPR技术对土壤中芘的强化去除可行、安全。     

环保水基渗透剂的开发及性能优化

以溶剂去离子水、粘度调节剂1,2-丙二醇和表面活性剂开发新型环保水基渗透剂,分析对比5种有代表性的非离子表面活性剂的实际效果,择优后确定渗透剂的物质组成,并探究通过调整组分配比来调控该渗透剂性能的方法。结果表明:在涉及的5种表面活性剂中,AEO-7具有最好的综合性能;渗透剂的粘度、表面张力、润湿能力和渗透能力均可通过改变1,2-丙二醇和AEO-7的用量来调控;选择合适配比自制水基渗透剂,其渗透效果高于市售产品。     

不同磁化抑尘剂对煤粉润湿性影响规律的实验研究

针对微小粒径粉尘具有危害大且难润湿的问题,基于润湿剂与磁场对水滴颗粒的耦合改性机理,研究不同磁场强度下各抑尘剂对煤粉润湿性影响,采用座滴法测定磁化试剂的煤粉表面接触角,通过粉尘润湿机理进行分析,煤尘沉降Walker实验进行佐证,得到抑尘剂种类、浓度与磁化强度对煤粉的润湿性规律。结果表明:未经磁化的高于临界胶束浓度值溶液对煤尘的润湿能力变化不大,阴离子表面活性剂溶液对煤样的润湿能力强于非离子表面活性剂溶液和阳离子表面活性剂溶液;磁化强度为500 mT的磁化溶液对煤尘润湿能力达到最佳效果。     

基于量子化学分析表面活性剂对不同煤种润湿机理的影响*

为研究不同类型表面活性剂对煤润湿性的调控机理,首先将所选煤样的润湿性与煤样成分进行关联分析,然后采用透过高度法实验及量子化学计算相结合的方法研究表面活性剂对煤样润湿性的影响效果及机理。结果表明:煤的润湿性与煤中固有水分、灰分呈正相关关系,与煤中固定碳呈负相关关系;所选取的4种表面活性剂的加入会降低褐煤的亲水性,而对长焰煤、焦煤和无烟煤亲水性有提升作用,并且十二烷基硫酸钠对于这3种煤样亲水性的提升作用最为明显;表面活性剂分子、水分子及煤分子的表面静电势分布共同决定了表面活性剂对煤浸润性的影响。     

生物型表面活性剂在煤表面润湿吸附规律研究

为了探讨生物型表面活性剂溶液在煤表面的润湿吸附规律,选定茶皂素、蔗糖酯、无患子和脂肽这4种结构性能不同的生物型表面活性剂作为研究对象,通过对4种溶液在煤表面接触角和表面张力进行测定,研究这4种生物型表面活性剂在煤表面的铺展系数、黏附功、黏附张力等润湿吸附参数。研究结果表明:脂肽的表面张力、接触角和黏附功均低于其他3种溶液,而其铺展系数高于其他3种溶液,说明脂肽在煤表面的润湿吸附性要强于茶皂素、蔗糖酯和无患子,但是黏附性则低于茶皂素、蔗糖酯和无患子。脂肽对煤体的润湿吸附性能优于另外3种生物型表面活性剂。     

表面活性剂对细水雾雾流密度影响的实验研究

为探讨表面活性剂对细水雾雾流密度的影响,以十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠为研究对象,采用量杯法测量细水雾雾流密度值,分析表面活性剂对细水雾雾流密度影响,研究不同工作压力下含表面活性剂细水雾雾流密度变化规律。研究表明:表面活性剂作用下,溶液表面张力系数降低,表面能耗降低,雾场中心雾流密度减小,细水雾扩散性能得到有效改善,雾滴分布更均匀。工作压力对普通细水雾雾流密度有明显影响,工作压力越大,雾场中心区雾流密度越小,喷雾半径越大;对含表面活性剂细水雾雾流密度影响较小,中心区雾流密度变化较小。