土壤颗粒对纳米TiO_2悬浮稳定性作用机制的实验研究

在不含表面活性剂和含有表面活性剂两种条件下,研究了土壤颗粒对纳米TiO2(nTiO2)悬浮稳定性的影响.结果表明,土壤颗粒降低了nTiO2在水相中的悬浮稳定性.当体系中不含表面活性剂时,nTiO2在土壤大颗粒上的沉积是导致nTiO2脱稳沉淀的主要原因.在含有表面活性剂的溶液中,土壤颗粒降低nTiO2悬浮稳定性的作用变得更加明显了.一方面,表面活性剂加速了土壤颗粒本身的沉降从而增强了nTiO2在其中的沉降,另一方面,表面活性剂在土壤上的强烈吸附促进了表面活性剂-nTiO2在土壤上的沉积.扫描电镜显示,nTiO2不仅吸附在土壤大颗粒上,还会吸附在土壤小颗粒表面.3种表面活性剂中,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)悬浮的nTiO2与土壤颗粒共沉淀现象最明显.除了土壤对CTAB的吸附作用之外,XDLVO/DLVO能量计算显示CTAB体系中土壤颗粒与nTiO2之间存在显著第二极小值,表明nTiO2能够在第二极小值位置与土壤颗粒结合,从而与土壤颗粒一起快速沉淀.     

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons and phenols from coking wastewater by simultaneously synthesized organobentonite in a one-step process

The optimal condition for a one-step process removing organic compounds from coking wastewater by simultaneously synthesized organobentonite as a pretreatment was investigated. Results showed that sorption of organic compounds by organobentonite was positively correlated to the cation surfactant exchange on the bentonite and the octanol-water partition coefficient (K_ow) of the solutes. With 0.75 g/L bentonite and 180 mg/L (60% of bentonite cation exchange capacity) cetyltrimethylammonium bromide, the removal efficiencies of the 16 polycyclic aromatic hydrocarbon (PAHs) specified by the US Environmental Protection Agency in coking wastewater except naphthalene were more than 90%, and that of benzo(a)pyrene was 99.5%. At the same time, the removal efficiencies of COD_Cr, NH₃-N, volatile phenols, colour and turbidity were 28.6%, 13.2%, 8.9%, 55% and 84.3%, respectively, and the ratio of BOD₅/COD_Cr increased from 0.31 to 0.41. These results indicated that the one-step process had high removal efficiency for toxic and refractory hydrophobic organic compounds, and could improve the biodegradability of the coking wastewater. Therefore it could be a promising technology for the pretreatment of toxic and refractory organic wastewater.     

Adsorption of mixed cationic-nonionic surfactant and its effect on bentonite structure

The adsorption of cationic-nonionic mixed surfactant onto bentonite and its effect on bentonite structure were investigated. The objective was to improve the understanding of surfactant behavior on clay mineral for its possible use in remediation technologies of soil and groundwater contaminated by toxic organic compounds. The cationic surfactant used was hexadecylpyridinium bromide (HDPB), and the nonionic surfactant was Triton X-100 (TX100). Adsorption of TX100 was enhanced significantly by the addition of HDPB, but this enhancement decreased with an increase in the fraction of the cationic surfactant. Part of HDPB was replaced by TX100 which decreased the adsorption of HDPB. However, the total adsorbed amount of the mixed surfactant was still increased substantially, indicating the synergistic effect between the cationic and nonionic surfactants. The surfactant-modified bentonite was characterized by Brunauer-Emmett-Teller specific surface area measurement, Fourier transform infrared spectroscopy, and thermogravimetric-derivative thermogravimetric/differential thermal analyses. Surfactant intercalation was found to decrease the bentonite specific surface area, pore volume, and surface roughness and irregularities, as calculated by nitrogen adsorption-desorption isotherms. The co-adsorption of the cationic and nonionic surfactants increased the ordering conformation of the adsorbed surfactants on bentonite, but decreased the thermal stability of the organobentonite system.     

聚合物/表面活性剂二元体系对油水界面性质的影响

文章应用界面张力仪、Zeta电位仪和表面黏弹性仪测定了聚合物、表面活性剂及其二元复合体系的质量浓度对油水界面性质的影响,并应用透射电镜观察了采出液的液膜结构。结果表明,随着聚合物质量浓度的增加,油水界面的界面剪切黏度值和界面张力值增大,颗粒表面Zeta电位的绝对值增大;随着表面活性剂质量浓度的增加,油水界面的界面剪切黏度变化幅度很小,但界面张力显著减小,颗粒表面Zeta电位绝对值增大;聚合物与表面活性剂复合能够形成稳定的聚合体,具有较大的界面剪切黏度值,较小的界面张力和较高的Zeta电位值;体系中聚合物、表面活性剂及水中悬浮物形成了类似"晶体"结构。     

双表面活性剂修饰下纳米零价铁对水中Cr(Ⅵ)污染去除研究

为解决纳米级零价铁（nZVI）在环境中易团聚、易氧化的问题,强化其去除水中Cr（VI）的能力,选择非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和阴离子表面活性剂油酸钠（NaOA）同时对nZVI进行修饰.同时,通过对比不同pH值、材料干湿状态、初始浓度及共存离子条件下的反应效果,结合材料的XRD和XPS表征、动力学实验和25℃等温线的拟合进行机理分析.结果表明：酸性条件有利于Cr（VI）的去除;材料的干湿状态对去除效率影响较大;材料去除水中Cr（VI）可在3 h内达到反应平衡,去除效率在90%以上,实验条件下最大去除量为183.1 mg·g^-1,反应过程符合准二级动力学模型及Langmuir模型;反应过程中Cr（VI）大部分转化为Cr（Ⅲ）.     

铜胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用

为探究黄芪幼苗对铜离子（Cu²⁺）胁迫的耐性机理以及凹凸棒黏土对Cu²⁺污染的缓解作用,研究了不同浓度CuSO₄（2~20mmol/L）胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性与凹凸棒黏土的缓解作用.结果表明,2mmol/L CuSO₄胁迫使得根系Cu²⁺含量、H₂O₂（过氧化氢）含量、MDA（丙二醛）含量分别较对照显著上升1.82倍、1.04倍、2.14倍.CuSO₄胁迫浓度达8mmol/L时,根系SOD（超氧化物歧化酶）活性、根尖膜损伤程度和叶片Cu²⁺含量分别较对照显著上升1.13倍、1.12倍和2.62倍;同时,叶片PS Ⅱ（光系统II）实际光化学效率[Y（II）]、光化学淬灭系数（qP）、PSⅡ电子传递速率（ETR）和叶绿素含量较对照分别显著降低22.88%、24.44%、21.49%和28.31%,而NPQ和qN（非光化学荧光猝灭系数）则较对照分别显著上升2.35倍和1.58倍.根系POD（过氧化物酶）和CAT（过氧化氢酶）活性、可溶性糖和可溶性蛋白含量在8mmol/L CuSO₄处理下达到最高值后呈下降趋势.CuSO₄浓度为15~20mmol/L时,根系APX活性和叶片光适应下PS II潜在最大光化学效率（F_v'/F_m'）,以及幼苗全株鲜重、全株干重、地下部鲜重、地下部干重较对照显著下降.在非CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系MDA含量较对照显著降低15.93%,但未对其它所测生理学指标产生显著影响;在20mmol/L CuSO₄胁迫条件下,基质中凹凸棒黏土的存在使得幼苗根系和叶片中Cu²⁺含量分别显著下降30.78%和23.12%;同时显著缓解了20mmol/L CuSO₄胁迫对根系活性氧水平、抗氧化酶活性、膜脂质过氧化程度、根尖膜损伤程度、可溶性蛋白和可溶性糖含量,叶片PS II光化学活性和叶绿素含量的不良影响,以及对幼苗生长的抑制作用.研究结果表明,培养基质中凹凸棒黏土的存在能够显著降低幼苗组织中Cu²⁺的生物有效性,继而缓解CuSO₄胁迫对黄芪幼苗的生理学毒性作用.     

CTAB与亚临界水联合预处理对污泥水热液化制备生物油的影响

以脱水污泥为原料针探究对其水热液化（HTL）制取生物油的影响.结果表明,胞外聚合物（EPS）的释放可以促进有机物在高温时断链成分子量较高的有机质,促进生物油的形成.与原污泥相比,亚临界水（SCW）预处理会促进脱氨基反应,生物油中的氮含量降低51.74%;十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）预处理则促进了19.3wt%的有机物转移至油相中,同时生物油中的酸含量降低13.49%;CTAB-SCW联合预处理后,生物油收率提升了66.92%,醇含量提升28.32%.联合预处理中酯交换反应是主反应,同时亲核反应、氧化反应和消除反应也显著增强.     

游离羟基及表面活性剂对乙草胺光解的影响

以高压汞灯为光源,以p-亚硝基-N,N-二甲基苯胺(PNDA)作为·OH自由基的探针,研究了H2O2及表面活性剂0206-B(苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钙混剂)对除草剂乙草胺在水中间接光解作用的影响.结果表明,H2O2对水中乙草胺具有光敏化降解作用,其敏化作用效应与·OH有关;而0206-B对乙草胺具有光猝灭降解作用,光猝灭降解作用效应与0206-B减少水溶液中的·OH自由基含量有关.乙草胺直接光解与H2O2作用的乙草胺间接光解相同的产物有Rf(比移值)为0.12、0.52、0.61、0.72的化合物;H2O2敏化降解抑制了乙草胺直接光解产物Rf为0.04、0.10、0.18、0.21、0.79的化合物产生,但促进乙草胺间接光解Rf为0.45、0.66的新光解产物生成.     

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。     

表面活性剂洗脱污染土壤中多氯联苯(PCBs)的研究与应用

多氯联苯(PCBs)为一类在环境中广泛分布且难以降解的持久性有机污染物。利用表面活性剂亲油和亲水的两亲特性．将多氯联苯从土壤中洗脱出来，从而修复受污染土壤是当前环境研究的热点之一。文章综述了近年来国内外使用表面活性剂溶液修复多氯联苯污染土壤的研究进展。表面活性剂对土壤中多氯联苯的洗脱作用主要是：(1)表面活性剂通过减小液一固之间的表面张力，将阻塞在土壤孔隙中的多氯联苯分散到溶液中来；(2)表面活性剂通过形成胶束，促使多氯联苯从土壤中重新分配到疏水的胶束核中。洗脱效果与表面活性剂种类、性质、质量浓度及土壤成份有关，通常非离子型表面活性剂效果较好，对多氯联苯的洗脱可达86％。含多氯联苯洗脱液可利用生物降解、紫外光照射及焚烧等方法进行后续处理。