表面活性剂增溶洗脱土壤中多环芳烃的效果研究

表面活性剂增效洗脱修复技术被广泛应用于土壤修复. 本文选取11种非离子型和3种离子型表面活性剂对多环芳烃(PAHs,菲、芘、苯并[a]芘)污染土壤进行洗脱研究,筛选出洗脱效果较好的表面活性剂,并深入探索表面活性剂浓度、洗脱时间、固液比等因素以及表面活性剂的复配对土壤PAHs增效洗脱的影响,旨在比选出一种高效洗脱土壤PAHs的表面活性剂并对其洗脱方法进行优化. 结果表明:①表面活性剂浓度为10 g/L、固液比为1∶20条件下,聚氧乙烯醚-10(NSF10)的去除率最高,达到78%;其次为曲拉通X-100(TX-100)和吐温80(TW-80),去除率分别为76.7%和73.4%. ②随着表面活性剂添加浓度的增加,土壤PAHs的去除率增大,当表面活性剂浓度超过5 g/L时,PAHs去除率的增幅减缓,可见,5 g/L是相对有效且经济的表面活性剂添加浓度. ③当洗脱时间为16 h时,NSF10对PAHs的洗脱达到平衡,继续延长洗脱时间,洗脱效果并未增强. ④增加NSF10用量有利于洗脱,固液比1∶40是最优固液比,此时PAHs的去除率已达到固液比为1∶100时的85.2%. ⑤非离子表面活性剂NSF10、TX-100、TW-80与阴离子表面活性剂SDS分别以体积比9∶1进行复配时均取得了优于单一活性剂的洗脱效果,NSF10与SDS体积比为7∶3时,增溶洗脱效果最为明显,比单一表面活性剂提高了18.2%. 研究显示,NSF10是一种高效的PAHs洗脱剂,添加浓度为5 g/L、洗脱时间为16 h、固液比为1∶40是其最优参数选择,其与SDS以体积比7∶3进行复配可进一步提升增溶洗脱效果.      

不同淋洗剂对土壤中多氯联苯的洗脱

应用批量平衡振荡法研究了4种化学表面活性剂〔TX-100(曲拉通X-100)、TW-80(吐温80)、SDBS(十二烷基苯磺酸钠)、CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)〕、2种生物表面活性剂〔Saponin(皂素)、RL(鼠李糖脂发酵液)〕和1种生物产品(β-环糊精)对污染土壤中PCBs(以Aroclor1254为例)的洗脱效果. 结果表明:在设定的质量浓度范围内,洗脱效果总体表现为TX-100≈TW-80＞SDBS＞β-环糊精＞Saponin＞RL＞CTMAB;ρ(PCBs)为10g/L时,TX-100、TW-80、SDBS、β-环糊精、Saponin、RL、CTMAB对污染土壤中PCBs的洗脱率分别为54.99%、53.12%、46.99%、25.35%、14.76%、13.70%、0%. 通过对洗脱效果、土壤吸附量、淋洗剂成本和环境友好性4个方面的综合考量,筛选出TX-100和β-环糊精2种相对较好的淋洗剂,对其洗脱时间、洗脱次数和淋洗剂pH的影响进行研究,结果表明,TX-100和β-环糊精对土壤中PCBs的洗脱率在洗脱时间为12h时出现拐点,之后洗脱率提高不大;2种淋洗剂的3次洗脱均以第1次为主,第2次和第3次洗脱对洗脱效果没有显著贡献;相同体积的淋洗剂分2次洗脱与1次洗脱效果相当;pH为4~10时,对2种淋洗剂的洗脱效果影响很小.      

表面活性剂及其组合洗脱污染土壤中的硫丹

采用序批实验和并行解吸法,研究了添加和不添加Na2SiO3两种情况下,非离子表面活性剂和阴/非离子混合表面活性剂对污染老化土壤中α-、β-硫丹的洗脱效果与动力学特征.结果表明,不添加Na2SiO3时,α-、β-硫丹的洗脱率顺序为Tween80/SDS>Tween 80>Triton X-100.Triton X-100/SDS在100～500 mg·L-1和800～1 000 mg·L-1时的洗脱率分别低于和高于相应浓度的Triton X-100;添加Na2SiO3后,硫丹的洗脱率顺序为Tween 80/SDS>Tween 80>Triton X-100/SDS>Triton X-100,4种洗脱模式对硫丹的洗脱能力均显著提高,其中α-硫丹的洗脱率分别是不加Na2SiO3的1.17～2.73、1.87～4.02、1.85～6.56和1.87～2.85倍.硫丹的洗脱过程可用4参数2室一级动力学模型描述,存在明显的快速洗脱和慢速洗脱阶段;β-硫丹的洗脱速率和洗脱率均低于相应处理的α-硫丹,表明β-硫丹较难从土壤中洗脱;添加Na2SiO3可增大硫丹的快速和慢速洗脱速率常数,减少慢速洗脱的百分率.与其它洗脱模式比较,添加Na2SiO3的Tween 80/SDS能够高效、快速洗脱污染土壤中的硫丹,是一种优良的混合洗脱剂.     

表面活性剂对红球菌降解柴油的影响

从泄漏柴油污染的加油站土壤中筛选出对柴油具有较强降解能力的1株红球菌,研究了阴离子和非离子表面活性剂对菌株的毒性,并探讨了单一的阴离子和非离子表面活性剂及阴离子-非离子混合表面活性剂对茵株降解柴油污染物的影响.主要结论:①高浓度的阴离子型表面活性剂SDS和非离子表面活性剂TW-80,TX-100,都会对红球菌生长造成一定的抑制和毒害作用,3种表面活性剂对菌株的毒性大小顺序为:TW-80＞TX-100＞SDS;②单一的表面活性剂SDS,TX-100和TW-80,都能有效提高红球菌对柴油的降解率,非离子表面活性剂TW-80强化红球菌降解柴油的能力最强,其次为TX-100,阴离子表面活性剂SDS能力最弱;③阴离子和非离子的混合表面活性剂SDS-TX-100,SDS-TW-80比单一表面活性剂更能有效提高菌株的降解率,按SDS质量浓度为50 mg/L,TX-100质量浓度为10 mg/L,TW-80质量浓度为10 mg/L比例形成的阴离子和非离子的混合表面活性剂SDS-TX-100和SDS-TW-80对红球菌降解柴油效果最佳,降解率分别达到52.4％和54.3％.     

对柴油污染土壤洗涤修复表面活性剂的筛选及增效机制探究

分别采用5种表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、皂苷(saponin)、曲拉通X-100(TX-100)、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)对柴油污染土壤进行清洗,考察pH、温度、搅拌时间、污染时长及助剂的使用对清洗效果的影响。并用Zeta电位仪对溶液电位,及接触角仪对清洗前后的土壤进行代表值的测定。结果表明:溶液浓度越大,清洗效果越好,对于柴油污染20 d的土壤,升高清洗温度和添加H_2O_2辅助清洗可提高柴油洗脱率;离子型表面活性剂的作用效果类似但存在差异,SDS在pH=10时使用最佳,柴油洗脱率可达65%,并可防止二次污染发生;SDBS则在pH=7时清洗效果最佳,洗脱率达59.3%;实验筛选出皂苷为较理想的清洗剂,与H_2O_2联用,柴油洗脱率最高可以达到75%;对于柴油污染130d土壤,延长清洗搅拌时间,可改善清洗效果。Zeta电位测定表明,表面活性剂与土壤粒子均带负电荷,"同性相斥"作用可防止二次污染。清洗后受柴油污染土壤的接触角变小,亲水性得到恢复。     

几种表面活性剂洗脱修复苊污染黑土研究

采用批量平衡振荡法研究了几种阴离子和非离子表面活性剂在单一使用和混合使用条件下对苊污染黑土的洗脱作用及影响因素。结果表明:4种表面活性剂对苊洗脱率的大小顺序为SDBS>SDS>Triton X-100>Tween40,且浓度越大,洗脱效果越好。将SDBS和Triton X-100按一定质量比例混合后可大幅度提高苊的洗脱率,不同质量比的苊洗脱率大小顺序为1∶9>1∶3>9∶1>1∶1>3∶1。水土比为20∶1的条件下,SDBS对苊污染黑土洗脱能力最高,15∶1时次之,10∶1时最低。NaCl和MgCl_2在低浓度条件下即可大幅度降低SDBS对黑土中苊的洗脱率。菲-苊混合污染土壤中,菲的存在使表面活性剂对苊的洗脱率下降。     

芘污染黑土的表面活性剂洗脱修复研究

采用批量平衡振荡法研究了几种阴离子和非离子表面活性剂对黑土中芘的洗脱效果,以及不同因素对洗脱效果的影响。结果表明,非离子表面活性剂对芘的洗脱效果优于阴离子表面活性剂。将SDS和Triton X-100以不同质量配比混合后,可提高其洗脱效果,尤其在质量配比为3∶7时洗脱效果最好。不同固液比条件可影响Triton X-100对芘的洗脱,Triton X-100在低浓度时,固液比为1∶30时的洗脱效果最好;浓度大于5.0 g/L后,固液比为1∶10时的洗脱效果最好。Triton X-100对土壤中低浓度芘的洗脱效果要好于土壤中高浓度的芘。萘在土壤中的共存会降低Triton X-100对芘的洗脱率,萘浓度越高,芘的洗脱率越低。Triton X-100对不同类型土壤中芘的洗脱效果相差不大,对新疆荒漠土的洗脱效果好于哈尔滨黑土,这可能与土壤有机质含量有关。     

表面活性剂对污染土壤中重金属Cu(Ⅱ)的洗脱试验研究

采用批平衡法比较研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、非离子表面活性剂辛基酚聚氧乙烯醚(TX100)及其混合物(SDBS-TX100)对土壤中铜的洗脱作用.重点研究了表面活性剂浓度、清洗时间、溶液pH值、土水比、无机盐等因素对洗脱作用的影响.结果表明,表面活性剂对Cu(Ⅱ)污染土壤的洗脱作用存在较大差异.当表面活性剂初始浓度相同时,单一SDBS较不同质量配比的混合SDBS-TX100和单一TX100洗脱效果好;6 000 mg.L-1SDBS对Cu(Ⅱ)的洗脱效率达到46.3%,分别是同浓度SDBS-TX100(3∶1)、SDBS-TX100(1∶1)、SDBS-TX100(1∶3)和单一TX100洗脱效率的5.8、10.8、10.8和19.3倍;1∶10土水比条件下,清洗时间为24 h时,各表面活性剂体系都达到最好清洗效果;溶液pH值对表面活性剂洗脱Cu(Ⅱ)有显著影响,随着溶液pH值升高,表面活性剂的洗脱能力逐渐下降,强酸性条件下(pH=1.50),洗脱率最高可达95%;土水比越小表面活性剂对土壤中Cu(Ⅱ)的洗脱效果越好;无机盐对表面活性剂的洗脱能力影响不大,但是过量Mg2+(浓度>500...     

生物表面活性剂产生菌的筛选及其对土壤重金属铅的活化作用

结合油平板和血平板方法从重金属8处复合污染的土壤样品中筛选出15株能产生物表面活性剂的细菌菌株,其中J119菌株不仅具有良好的产生物表面活性剂的性能,而且能在含铅、镉浓度分别为100～200 mg·L-1、25～100 mg·L-1的平板中生长.同时对J119菌株所产的生物表面活性剂与3种不同类型化学合成表面活性剂活化土壤中铅的效能进行了比较.结果表明,在400 mg·kg-1铅污染土壤中,J119菌株发酵液与化学合成表面活性剂活化土壤中铅的效果相当;与对照相比,在800 mg·kg-1铅污染土壤中,J119菌株发酵液处理使土壤中有效性铅的浓度增加51.1%,而3种化学合成表面活性剂CTAB、SDS、Tween-80处理土壤中有效态铅浓度仅比对照增加28.7%、26.2%和16.0%.另外,J119菌株产生的生物表面活性剂与供试3种化学合成表面活性剂对土壤中铅的活化作用之间存在显著差异.     

基于SEAR技术的地下含水层石油烃污染修复试验研究

表面活性剂强化含水层修复技术(SEAR)已广泛应用于地下含水层有机污染修复.本研究选取环境修复过程中常使用的8种表面活性剂：聚氧乙烯月桂醚(Brij 30)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、吐温80(Tween 80)、鼠李糖脂、曲拉通X-100(TritonX-100)、烷基糖苷(APG)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基磺酸钠(SDS),利用静、动态试验优选出高效环保的表面活性剂,探索表面活性剂浓度、离子强度对汽油增溶效果的影响,同时确定最佳表面活性剂复配体系,并开展室内模拟试验及性能评价验证其修复效果.结果表明：(1)8种表面活性剂中鼠李糖脂对汽油的增溶能力表现最优;AEO-9、Tween 80和Brij 30更易吸附在中砂介质;Tween 80与TritonX-100对油污砂洗脱效果最好.综合优选结果确定TritonX-100为最优效的单一表面活性剂.(2)随着表面活性剂浓度和离子强度的增加,溶液中汽油浓度分别呈现先增加后下降和持续下降的趋势.(3)通过将优选表面活性剂TritonX-100与洗脱效果最好的Tween 80进行混合确定最优复配比为1∶1,该复配体系下汽...     

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.     

五种表面活性剂对柴油污染土壤清洗效果的比较

研究了十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、皂苷(saponin)、月桂醇聚氧乙烯(23)醚(Brij35)、Triton X-100五种表面活性剂对中度柴油污染土壤的清洗效果,考察柴油和土壤混合后在不同时间段的挥发特点,认为污染时长会直接影响表面活性剂清洗修复的效果,增大清洗剂浓度可以提高对新污染土壤的洗脱率,但对老化污染土壤的效果并不明显;对不同含油量的污染土壤清洗,研究污染程度对洗脱率变化的影响,当达到一定含油量后洗脱效果产生突变。不同表面活性剂在相同CMC倍数下清洗能力存在差异,其顺序为SDS>SDBS>Triton X-100>皂苷>Brij35。     

Mobilization of arsenic from contaminated sediment by anionic and nonionic surfactants

The increasing manufacture of surfactants and their wide application in industry,agriculture and household detergents have resulted in large amounts of surfactant residuals being discharged into water and distributed into sediment. Surfactants have the potential to enhance arsenic mobility, leading to risks to the environment and even human beings. In this study, batch and column experiments were conducted to investigate arsenic mobilization from contaminated sediment by the commercial anionic surfactants sodium dodecylbenzenesulfonate(SDBS), sodium dodecyl sulfate(SDS), sodium laureth sulfate(AES)and nonionic surfactants phenyl-polyethylene glycol(Triton X-100) and polyethylene glycol sorbitan monooleate(Tween-80). The ability of surfactants to mobilize arsenic followed the order AES SDBS SDS ≈ Triton X-100 Tween 80. Arsenic mobilization by AES and Triton X-100 increased greatly with the increase of surfactant concentration and p H, while arsenic release by SDBS, SDS and Tween-80 slightly increased. The divalent ion Ca~(2+) caused greater reduction of arsenic mobilization than Na~+. Sequential extraction experiments showed that the main fraction of arsenic mobilized was the specifically adsorbed fraction. Solid phase extraction showed that arsenate(As(V)) was the main species mobilized by surfactants,accounting for 65.05%–77.68% of the total mobilized arsenic. The mobilization of arsenic was positively correlated with the mobilization of iron species. The main fraction of mobilized arsenic was the dissolved fraction, accounting for 70% of total mobilized arsenic.     

溶剂萃取分离地下强化抽出处理液中的污染物和表面活性剂

以正己烷为萃取剂,SDS和Tween 80为表面活性剂,苯和硝基苯为污染物,通过批次实验研究了萃取时间、油水比、表面活性剂及污染物性质对二者分离效果的影响.结果表明,萃取时间为2h、油水比为0.1是萃取的最佳条件参数;正己烷对Tween 80和苯的分离效果较SDS好,且Tween 80浓度对分离效果影响不大;随着SDS浓度的升高,其与苯的分离效果先增大后减小,在1.375CMC时达到最佳分离效果;正己烷对苯与SDS的分离效果较硝基苯好,且分离效果随着污染物浓度的升高而增大;苯和硝基苯共存时,其与SDS的分离存在竞争作用.     

表面活性剂-无机电解质-石油烃的匹配性与石油污染土壤清洗性能

选择SDBS、SHO、AEO、NP-10共4种表面活性剂,以重质油含量高的老化型石油污染土壤为对象,考察表面活性剂与石油不同族组分的匹配性。基于表面活性剂的分子排列调控机理,将表面活性剂与无机电解质组配,开展油污土壤清洗效果分析和适宜性评价。结果表明:在温度为65 ℃、固液比为1:5、清洗时间1 h时,4种表面活性剂的清洗能力依次为SDBS>SHO>>AEO≈NP-10;选取Na₂CO₃、Na₂SiO₃、NaOH等无机电解质与表面活性剂复配清洗油污土壤,除SDBS以外,SHO、AEO、NP-10的洗脱能力均显著提高,Na₂CO₃、Na₂SiO₃对AEO和NP-10的增效作用更为突出。由于结构差异明显,4种表面活性剂对石油不同组分显示出不同匹配性,再与合适的电解质复配后,脱附性能得到强化。其中,AEO与Na₂SiO₃复配后对饱和烃的洗脱效果最好,洗脱率达到92.97%;AEO与Na₂CO₃复配后对芳香烃的洗脱效果最好,洗脱率达到93.58%。NP-10与Na₂SiO₃复配后,胶质沥青质洗脱率达到83.47%。因此,在油污土壤清洗中,依据石油族组分比例,可通过配制匹配性复合清洗剂来提高洗脱效率。以饱和烃为主的石蜡基油污土壤进行清洗,双组分的AEO+Na₂SiO₃复合药剂对石油类的洗脱率达到89.14%,具有应用前景。     

汽油降解菌的分离及降解研究

从泄漏污染的加油站土壤中筛选出对汽油具有较强降解能力的菌株,研究该菌株最适宜的生长条件,探讨紫外线诱导及投加表面活性剂等强化手段对该菌株降解汽油的影响.结果表明:①通过富集培养的方法分离得到的菌株Q18,经形态特征及生理生化特征鉴定,初步确定其为红球菌(Rhodococcus sp.).②菌株Q18在培养液中适宜生长的温度,pH和底物质量浓度分别为35 ℃,6.0和1 000 mg/L.③通过紫外线照射诱变后的菌株降解能力强于原始菌株,且15 W紫外灯对菌株的诱变效果优于30 W;氯化锂单独诱变效果不明显;经紫外灯照射和氯化锂复合诱变的菌株QY4对汽油的降解率达到了52.2%,在所有诱变菌中最高,效果最显著. ④表面活性剂能增强汽油的生物可利用性,强化菌株Q18对汽油的降解,但阴离子和非离子的混合表面活性剂SDS+TX-100和SDS+TW-80比单一表面活性剂更能有效提高菌株Q18对汽油的降解率.      

Enhancing plant-microbe associated bioremediation of phenanthrene and pyrene contaminated soil by SDBS-Tween 80 mixed surfactants

The use of surfactants to enhance plant-microbe associated dissipation in soils contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) is a promising bioremediation technology. This comparative study was conducted on the effects of plant-microbe treatment on the removal of phenanthrene and pyrene from contaminated soil, in the presence of low concentration single anionic, nonionic and anionic-nonionic mixed surfactants. Sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) and Tween 80 were chosen as representative anionic and nonionic surfactants, respectively. We found that mixed surfactants with concentrations less than 150 mg/kg were more effective in promoting plant-microbe associated bioremediation than the same amount of single surfactants. Only about(m/m) of mixed surfactants was needed to remove the same amount of phenanthrene and pyrene from either the planted or unplanted soils, when compared to Tween 80. Mixed surfactants( 150 mg/kg) better enhanced the degradation efficiency of phenanthrene and pyrene via microbe or plant-microbe routes in the soils. In the concentration range of 60–150 mg/kg, both ryegrass roots and shoots could accumulate 2–3 times the phenanthrene and pyrene with mixed surfactants than with Tween 80. These results may be explained by the lower sorption loss and reduced interfacial tension of mixed surfactants relative to Tween 80, which enhanced the bioavailability of PAHs in soil and the microbial degradation efficiency. The higher remediation efficiency of low dosage SDBS-Tween 80 mixed surfactants thus advanced the technology of surfactant-enhanced plant-microbe associated bioremediation.