SDBS/Na+对红壤胶体悬液稳定性的影响

土壤中普遍存在的有机污染物和无机离子与土壤胶体颗粒的相互作用深刻地影响着土壤中一系列物理、化学和生物学过程.选取红壤胶体作为对象,利用动态光散射技术研究了不同浓度十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和Na+作用下红壤胶体颗粒的凝聚过程,并结合体系的pH和Zeta电位分析了SDBS/Na+与土壤胶体颗粒相互作用的机制.结果表明:①相同浓度Na+作用下,随着SDBS浓度的升高,土壤胶体悬液稳定性增强.例如120 mmol·L-1Na+作用下,随着SDBS浓度从0 mmol·L-1升高到10 mmol·L-1,凝聚体有效粒径从702 nm下降至193 nm,总体平均凝聚速率从28.6 nm·min-1减小到3.36 nm·min-1;②相同浓度SDBS作用下,随着Na+浓度的升高,体系Zeta电位绝对值显著降低,凝聚体有效粒径逐渐增大,凝聚速率逐渐加快;③仅SDBS作用下,随着SDBS浓度的升高,体系Zeta电位绝对值从47.6 mV增加到62.2 mV,体系pH从6.17升高到6.76,但均小于土壤胶体悬液本身的pH(6.89).因此,SDBS通过疏水作用和静电作用吸附于土壤胶体颗粒表面,增加了颗粒表面的负电荷数量,降低了作用于胶体颗粒表面的有效Na+浓度(SDBS疏水长链的空间阻碍和高浓度SDBS所形成的胶束结构对Na+的吸附),使得胶体悬液稳定性增强,需要添加更多的Na+才能发生凝聚.     

油田采出液乳化程度的影响因素试验研究

通过模拟油田采出液,考察了油水比、聚合物、表面活性剂及天然固体颗粒物对油田采出液乳化程度的影响。试验表明:随着油水比下降,模拟水样含油量降低,油珠Zeta电位升高,平均粒径变大,水样乳化稳定性减弱;HPAM会吸附于油珠表面从而增强其负电性,降低油珠间的有效碰撞,使油珠的平均粒径较小,导致油水分离较困难;表面活性剂会直接降低水样的表面张力,增强油水亲和性,导致水样含油量增大,同时增强了油珠的负电性,不利于油珠的集结聚并;天然固体颗粒物本身有一定的电负性,降低了油珠的Zeta电位,增加油珠的静电排斥,妨碍油珠的聚并,同时使水样的含油量升高,最终导致乳状液稳定。     

用水基表面活性剂乳液回收废白土中蜡的界面张力研究

通过测定液体与废白土粉末之间的接触角及液体与蜡之间的液液界面张力，对水基表面活性剂乳液的溶剂及配方进行了优选，得到最佳的水基面活性剂乳液的组成为：质量分数０．２％的十二烷基苯磺酸钠＋体积分数为２．５％的乙醇＋体积分数为２５％的混合烃（正己烷＋苯，等体积）＋体积分数为７２．５％的水。实验证明，用该水基表面活性剂乳液处理废白土，蜡的回收率可达８０％，同时不破坏白土的颗粒结构。     

地下水中Tween80对DNAPL运移和分布的影响

选用地下环境中普遍存在的四氯乙烯（PCE）为典型DNAPLs污染物,建立二维砂箱模型,研究一种人为引入表面活性剂Tween 80对粗砂介质中DNAPLs迁移和分布的影响.测定了含不同浓度Tween 80水溶液/石英砂/PCE三相体系下的液/液界面张力及PCE在石英介质表面的接触角,结果表明PCE在石英砂表面的接触角随着Tween 80浓度的增大而增大,PCE/水的界面张力随着Tween 80浓度的增大而减小,Tween 80浓度在CMC值附近时变化急剧.随后的二维砂箱实验定量描述地下水中表面活性剂Tween 80对PCE的迁移和最终形态的影响.由于Tween 80可以使石英砂介质由水相润湿转变为中间润湿或油相润湿态,相应地在20~30目的粗砂均质介质中Tween 80对DNAPLs迁移存在明显影响.背景溶液中表面活性剂的存在使得DNAPL的垂直运移速度减小,垂向迁移距离减小,最终使得被截留在运移路径上的残留PCE增加.和纯水流情况下相比,地下水中含有表面活性物剂Tween 80时,使得DNPAL污染羽向水流方向偏移减弱,污染羽展布面积与纯水情形下相比,在垂向上均明显减小,并且以较大饱和度残留的DNAPL量增加.     

利用卷枝毛霉成球特性高效收获微藻

利用卷枝毛霉孢子悬液与小球藻共培养,用过滤含藻菌球的方式来收获微藻.以人工配水为培养基,收获效率为指标,通过单因子试验和正交试验得到最佳收获条件为:pH=6.0,葡萄糖质量浓度为1.25 g·L~(-1),菌藻比为1∶250,收获效率为91.08%.对培养前后培养液中多糖质量浓度进行测定,发现小球藻在培养48 h后多糖质量浓度较培养前增加了约0.047g·L~(-1),而菌藻共培养后的混合液中多糖质量浓度为0.019 g·L~(-1).由此可知在菌藻共培养过程中,小球藻会向外分泌某些水溶性多糖物质供卷枝毛霉利用,二者有一定的共生作用.对小球藻和卷枝毛霉细胞表面Zeta电位进行测量发现,小球藻细胞表面的Zeta电位值随着藻液pH值变化波动不大;而卷枝毛霉细胞表面的Zeta电位值,随着pH值的变小,电位值可由原先最低的-37.7 m V升至-9.87 m V.由此推定菌藻相互吸附的主要机制为电中和吸附.     

用水基表面活性剂乳液回收废白土中蜡的界面张力研究

通过测定液体与废白土粉末之间的接触角及液体与蜡之间的液液界面张力，对水基表面活性剂乳液的溶剂及配方进行了优选，得到最俊的水基表面活性剂乳液的组成为：质量分数０．２％的十二烷基苯磺酸钠十体积分数为２．５％的乙醇十体积分数为２５％的混合烃（正己烷十苯，等体积）＋体积分数为７２．５％的水，实验证明，用该水基表面活性剂乳液处理废白土，蜡的回收率可达８０％，同时不破坏白土的颗粒结构。     

钠盐类型对表面活性剂清洗煤油污染土壤的强化效应

采用表面活性剂清洗煤油污染土壤,考察添加钠盐对洗脱率的影响,并用Zeta电位仪、表面张力仪对溶液及用接触角仪对清洗前后的土壤进行表征.结果表明,硅酸钠对十二烷基硫酸钠(SDS)清洗的增效作用最明显;酒石酸钠对十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及聚氧乙烯月桂醚(Brij35)清洗的增效作用最明显;不同类型钠盐对曲拉通X-100(TX-100)清洗均有一定的增效作用但差别不明显;腐殖酸钠及硅酸钠对皂苷溶液清洗的增效程度相当,但就改良土质而言选用腐殖酸钠作助剂更为合适;硅酸钠对Tw-80清洗的增效作用随着Tw-80浓度的增大而增强,氯化钠和酒石酸钠则相反.钠盐增效清洗的作用机制是降低离子型表面活性剂的表面张力和临界胶束浓度;而非离子型表面活性剂的增效作用则是利用钠盐防止煤油"重吸附"及抗表面活性剂"沉淀",增大胶团体积来实现.接触角测量表明,煤油污染后的土壤亲水性减弱,清洗后接触角变小,亲水性增强,且随着表面活性剂浓度的增大接触角减小,对恢复土壤运输水分和养料正常功能有利.     

好氧污泥颗粒化过程中Zeta电位与EPS的变化特性

研究了好氧颗粒污泥在形成过程中Zeta电位、胞外多聚物的变化以及两者之间的关系.通过对污泥调控生长,形成完全颗粒化的好氧污泥.在好氧颗粒形成过程中,污泥的Zeta电位由接种时的-19.1 mV逐渐降至-10.1 mV.完全颗粒化以后,成熟后的好氧颗粒污泥Zeta电位稳定维持在-10 mV左右,说明维持污泥较低的Zeta电位是好氧颗粒污泥形成的重要条件.颗粒化过程中污泥EPS中多糖含量基本不变,蛋白含量增加明显,从13.65 mg.g-1增加到54.12 mg.g-1,蛋白/多糖比值从0.67增加到3.31;污泥的Zeta电位与蛋白/多糖的比值呈正相关,相关系数为0.849,这些结果说明蛋白质对降低污泥表面电位,促进污泥聚集以及好氧颗粒污泥的形成生长等可能起着重要作用.     

污泥龄对膜生物反应器污泥特性及膜污染的影响

研究了污泥龄对胞外聚合物(EPS)总量、紧密粘附胞外聚合物(TB)和松散附着胞外聚合物(LB)含量及其中蛋白质与多糖比例的影响.结果表明,随污泥龄的延长,混合液EPS总量增加,TB和LB中蛋白质与多糖比例发生变化.这种变化改变了细菌表面电荷分布,增大了细菌表面亲水基和疏水基的比例,使细菌的存在状态由不稳定型(R型)向稳定型(S型)转变,降低了混合液Zeta电位,SVI值增大.采用SPSS软件对膜污染的主要因子进行了相关性分析,Zeta电位、上清液悬浮固体浓度、相对疏水性的相关系数分别为-0.818、0.853、0.832.综合考虑膜污染阻力和污泥特性,膜生物反应器的污泥龄应控制在优势菌最小世代时间的120倍以下.     

表面活性剂溶液回收废白土中石蜡的界面张力行为研究

用界面张力扫描方程组法测定了石蜡的EACN值（EguivalentAlkaneCarbonNumber）并合成了C_18～22烷基苯磺酸钠及C_18～22.烷基磺酸钠两种表面活性剂。对炼油厂废白土中蜡的回收实验表明,这两种表面活性剂溶剂与石蜡的界面张力较低,与十二烷基磺酸钠配伍后,石蜡的回收率可达93％。     

纳米颗粒物对肺表面活性物质界面性质的影响

以纳米二氧化硅、纳米碳粉、纳米氧化锌、纳米氧化铈、纳米碳化硅和纳米四氧化三铁等纳米颗粒物(NPs)为代表,研究其对肺表面活性物质(PS)界面性质的影响.结果表明,NPs对PS中的磷脂和蛋白组分均有吸附作用,其中纳米二氧化硅和纳米四氧化三铁分别对磷脂和蛋白组分的吸附能力最强,吸附率为89.3%和82.5%.NPs的存在会导致PS溶液的表面张力升高,这当中纳米二氧化硅的效果最为显著.纳米碳化硅和纳米二氧化硅等颗粒物会引起PS膜的π-A等温线的内缩/外扩,且颗粒物浓度越高,表面压力变化越明显.此外,PS也会对NPs的水合动力学直径和Zeta电位产生影响,导致其分散状态变化.由此可见,NPs可通过改变PS的组成和界面性质而具备危害人体健康的潜力.     

醇类助溶剂去除砂土中多氯联苯作用机制

醇类助溶剂单一使用及复配表面活性剂使用去除砂土中多氯联苯(PCBs)的关键是增溶和降低界面张力.通过降低界面张力实验和振荡增溶实验分析了醇类助溶剂单一使用对多氯联苯界面张力的降低作用和增溶作用,以及醇类复配Triton X-100使用时醇对Triton X-100降低界面张力和增溶PCBs的影响.结果表明,醇-PCBs油的界面张力与醇浓度、醇含碳原子数均呈负相关,甲醇、乙醇、异丙醇的最佳解吸浓度分别为70%、55%、40%,最佳解吸效率达90%以上;Triton X-100-PCBs油界面张力与Triton X-100浓度呈负相关,Triton X-100浓度低于3 000 mg/L时复配10%乙醇、10%异丙醇比单一Triton X-100振荡洗脱效率低,Triton X-100浓度在3 000～7 500 mg/L时3组差异不大,Triton X-100浓度为10 000 mg/L时单一、10%乙醇、10%异丙醇TritonX-100溶液解吸效率分别为80.9%、90.36%、89.36%.表明醇类单一使用对降低界面张力与增溶均有很好的效果,但需要其体积分数达40%以上;醇类复配Triton X-100时醇的存在弱化了Triton X-100增溶和降低界面张力的作用,乙醇与异丙醇弱化作用差异性不大,当Triton X-100浓度高于3 000 mg/L时,弱化作用不显著.     

油田聚合物驱采出污水絮凝过程研究

针对油田聚合物驱（简称聚驱）采出污水,通过对油滴粒度分布、絮凝指数、油水分离特性和Zeta电位等指标的测定,研究了聚合物、温度、药剂以及搅拌强度对絮凝过程的影响,并探讨了影响聚驱采出污水油水分离效果的主要原因.结果表明,静电排斥并不是聚驱采出污水异常稳定的主要原因. 聚驱采出污水的油水分离特性与水驱采出污水相比存在显著差别,主要因为聚合物阻碍了小油滴的碰撞絮凝. 投加250mg/L由改性聚醚类破乳剂和弱阳离子絮凝剂复合而成的CHP-03药剂,可以有效克服聚合物的阻碍作用,获得92%的含油去除率. 该药剂在絮凝过程中并不依靠电中和机理来实现油滴的脱稳. 在现场条件下,温度的提高不能明显地促进油滴絮凝的有效性. 适当的高速搅拌可以加快絮体生长. 油滴之间的聚结破乳滞后于絮凝,絮凝的后期应避免剧烈搅拌,防止尚未聚结破乳的油滴重新分散.     

Destructing surfactant network in nanoemulsions by positively charged magnetic nanorods to enhance oil-water separation

The separation of ultrafine oil droplets from wasted nanoemulsions stabilized with high concentration of surfactants is precondition for oil reuse and the safe discharge of effluent. However, the double barriers of the interfacial film and network structures formed by surfactants in nanoemulsions significantly impede the oil-water separation. To destroy these surfactant protective layers, we proposed a newly-developed polyethyleneimine micelle template approach to achieve simultaneous surface charge manipulation and morphology transformation of magnetic nanospheres to magnetic nanorods. The results revealed that positively charged magnetic nanospheres exhibited limited separation performance of nanoemulsions, with a maximum chemical oxygen demand (COD) removal of 50%, whereas magnetic nanorods achieved more than 95% COD removal in less than 30 s. The magnetic nanorods were also applicable to wasted nanoemulsions from different sources and exhibited excellent resistance to wide pH changes. Owing to their unique one-dimensional structure, the interfacial dispersion of magnetic nanorods was significantly promoted, leading to the efficient capture of surfactants and widespread destruction of both the interfacial film and network structure, which facilitated droplet merging into the oil phase. The easy-to-prepare and easy-to-tune strategy in this study paves a feasible avenue to simultaneously tailor surface charge and morphology of magnetic nanoparticles, and reveals the huge potential of morphology manipulation for producing high-performance nanomaterials to be applied in complex interfacial interaction process. We believe that the newly-developed magnetic-nanorods significantly contribute to hazardous oily waste remediation and advances technology evolution toward problematic oil-pollution control.     

阳离子表面活性剂改性沸石对铬酸根的吸附机制

研究了由十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性制成的有机沸石对水体中铬酸根的吸附性能及吸附机制.结果表明,与沸石原矿相比有机沸石对铬酸根的吸附容量更高,而铬酸根在有机沸石表面的吸附量随着体系离子强度的增加而显著减小,说明铬酸根的吸附以静电作用为主.研究还发现沸石经有机改性后表面Zeta电位由负变正,说明表面活性剂在沸石表面的吸附改变了沸石表面的电荷性质,这也是有机沸石能够对铬酸根发生静电吸附的主要原因.铬酸根的吸附量及吸附的铬酸根的解吸量均随着体系pH值的升高而增加,分别约在pH=5.0和pH=6.0时达最大,随后铬酸根的吸附量和解吸量随着pH值的进一步增加逐渐减小.铬酸根的吸附量与解吸量之间的差值随pH升高而减小,说明在低pH条件下非静电吸附所占比例较高pH值条件下有所增加.     

Effects of humic acid on recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs

Particle surface characteristics, floc recoverability and fractal structure of alum-kaolin flocs were investigated using in situ particle image velocimetry (PIV) and microbalance with or without humic acid. Experimental results indicated that the zeta potential of kaolin particle surface after adsorption of humic acid was related with humic acid concentration and its acid-base bu ering capacity. Adsorption of humic acid resulted in more negative electrophoresis on the particle surface. Coagulant dosages for particles to form flocs would increase with increasing humic concentration. PIV was used to evaluate floc structural fragmentation, floc surface erosion as well as recoverability after high shear. It was found that the floc size during the steady phase of growth was small, while the regrowing capability decreased in the presence of humic acid. The recoverability was closely related with floc breakage modes including floc structural fragmentation and floc surface erosion. The fractal dimensions of alum-kaolin flocs by mass-size method based on microbalance would decrease with increasing humic concentration. This study proved that humic acid had adverse influences on the performance of coagulation process.     

基于非对称场流分离技术的水环境腐殖酸聚集特性研究

腐殖酸的聚集特性是影响其去除率及与其它污染物相互作用的重要因素,本文采用非对称场流分离技术对腐殖酸组分进行分离,配合示差折光检测器及多角度激光光散射器,对腐殖酸分子量的分布规律进行研究,探讨了水环境的化学条件对腐殖酸荷电状态和聚集状态的影响规律.结果表明,腐殖酸具有自我凝聚的特性;在p H较低和溶液离子强度较高时,腐殖酸胶粒的Zeta电位绝对值减小而分子量增大,腐殖酸胶粒聚集程度增大;随腐殖酸浓度增大,腐殖酸胶粒的Zeta电位绝对值减小,腐殖酸分子发生聚集而使胶粒分子量增大.当离子强度达到0.08mol·L-1,或浓度达到15 mg·L-1时,腐殖酸分子不仅靠氢键聚集在一起,还可能发生分子间的缔合.     

表面活性剂去除土壤和地下水中LNAPLs作用机制研究

去除多孔介质中滞留的LNAPLs,表面活性剂对LNAPLs的增溶和降低界面张力是关键.在实验测得不同浓度Triton X-100溶液对正十六烷的增溶以及它们之间界面张力的基础上,通过平衡清洗实验和砂柱冲洗实验分析了不同形态正十六烷的产生规律和机制.结果表明,正十六烷溶解能力与Triton X-100浓度成正比,当Triton X-100浓度大于临界胶束浓度CMC时,计算得摩尔增溶比MSR=1.680 4,胶束相/水相分配系数对数值lgK_mc=1.715 8;正十六烷-Triton X-100溶液之间界面张力与Triton X-100浓度成反比,其变化规律符合高斯模型（R₂=0.996 4）;溶解态正十六烷和自由态正十六烷与增溶和降低界面张力分别有较好的对应关系,表明增溶和降低界面张力都对多孔介质中正十六烷去除有影响,其中降低界面张力可以有效增加多孔介质中正十六烷的流动性,在正十六烷去除过程中起主要作用.