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行業技術
解析表面活性劑在污染土壤修復中的應用
2016-05-20 15:18:07 來源:論文網 作者: 【 】 瀏覽:566次 評論:0

近年來,在交通運輸業和工業不斷發展的同時,大量廢物直接或是間接地排入到了土壤當中,從而使得土壤污染日益嚴重,這不得不引起我們的高度重視。表面活性劑是一種能夠對污染土壤進行清洗修復的物質,大量試驗結果表明,其在有機物污染和重金屬污染的土壤修復中都具有良好的應用效果。基于此點,本文就表面活性劑在污染土壤修復中的應用展開研究。

1 表面活性劑的修復機理分析

所謂的表面活性劑具體是指少量加入便可以顯著降低溶劑表面張力,且具有良好親水性、親油性以及特殊吸附性的一種物質。正是因為表面活性劑本身具有的這些特性,使其被廣泛用于各種污染的修復當中,尤其是在污染土壤修復中的應用更為廣泛。表面活性劑對污染土壤的修復主要是通過增加有機污染物的溶解性,從而使土壤當中的污染物被解吸出來,并隨著脫液遷移離開土壤,進而達到對污染土壤的修復目的。表面活性劑的修復機理實質上就是一個增溶過程,下面就此進行詳細介紹。

1.1 增溶機

表面活性劑對有機污染物主要是憑借疏水作用力進行吸附,它的這種吸附能力要遠遠強于土壤有機質,所以當表面活性劑與有機物污染土壤發生作用后,有機污染物便會從SOM上被解吸出來,并進入到水相當中。按照表面活性劑與污染物的接觸,可將增溶過程分為以下兩種:

(1)直接增溶。在該過程中,表面活性劑中的單體先與污染物中的分子相接觸,再形成膠束。當表面活性劑隨著洗脫液一并進入到土壤顆粒周圍的水相中后,便會與溶解態的污染物發生接觸,此時則通過疏水作用對污染物進行吸附,當表面活性劑的濃度超過CMC以后,被吸附的污染物單體將會以污染物為核心形成膠束,隨后膠束會在洗脫液中不斷擴散,最終便會攜帶污染物遷移出被污染土壤。

(2)間接增溶。在這一過程中,表面活性劑先形成膠束,然后再通過水相介質獲取污染物,并使之進入到膠束的核心當中。與直接增溶相同,表面活性劑也是先進入到土壤顆粒周圍的水相當中,因其濃度要高于CMC,所以能夠迅速形成膠束態,并分散與水相當中。由于膠束表面具有良好的親水性,從而會與疏水的污染物產生相互排斥的現象,這樣兩者便無法接近,為此,表面活性劑膠束便可以通過接觸水相間接對土壤當中的污染物進行攝取,進而達到增加污染物溶解性的目的。

1.2 增溶能力評

在對污染土壤進行修復的過程中,表面活性劑的選擇是一個重要環節,想要選出最為適合的表面活性劑就必須確定其對污染物的增溶能力,具體可通過理論對比和試驗分析兩種方法來進行確定。目前,對表面活性劑增溶能力的評價公式種類較多,如與表面活性劑的親醇水分配系數相關的評價公式、對增溶產生的負作用公式等等。無論采用哪一種公式對表面活性劑的增溶能力進行評價,在具體應用時都必須充分考慮到土壤環境的復雜性以及表面活性劑與污染物的多種作用力的綜合增溶效果,這是選擇表面活性劑時必須注意的一點。

2 表面活性劑在污染土壤修復中的應用研究

目前,對表面活性劑在污染土壤修復中的應用研究,主要分為兩個方向,一方面是表面活性劑在有機物污染土壤修復中的應用,另一方面則是在重金屬污染土壤修復中的應用,下面本文就這兩個方面展開研究。

2.1 表面活性劑在有機污染土壤修復中的應用研究

通過表面活性劑可以對有機物污染土壤進行原位和異位修復處理。其中異位修復主要是指將挖掘出來的被污染土壤裝入非滲透性的容器當中,然后利用表面活性劑將土壤當中含有的有機污染物去除,隨著新的表面活性劑不斷加入,污染液便會從土壤當中連續排出,并被處理掉。在應用表面活性劑對有機物污染土壤進行修復治理時,其主要發揮了以下兩個方面的作用:其一,表面活性劑的加入減小了液-固之間的表面張力,從而可將阻塞在土壤孔隙當中油類物質分散并利用溶液本身將之洗脫出來;其二,當表面活性劑的質量濃度增大至臨界膠束質量濃度以上時,其便會在溶劑當中形成膠束,由于膠束內部具有較強憎水性,而其外部又有良好的親水性,所以NAPLs的憎水性使其很容易被分配到膠束的內核當中,這樣一來便會使表面活性劑溶液的溶解度顯著提高,因而可以將有機污染物更好地從土壤當中洗脫出來。

原位修復又被稱為就地修復,具體是采用污染地區表面噴灑和抽出井的方法來進行。一般先將表面活性萃取劑噴灑在被污染土壤的表面,萃取劑會在土壤中滲濾并在滲流區將污染物轉移至污染地下水處,隨后在利用抽出井將污染水體抽出并進行相應處理。

目前,在對有機物污染土壤進行清洗修復時,常用的表面活性劑有以下幾種:非離子表面活性劑,如TX-100等;陽離子表面活性劑,如溴化十六烷基三甲銨;陰離子表面活性劑,如十二烷基苯磺酸鈉;生物表面活性劑等等。

2.2 在重金屬污染土壤中的應用研究

重金屬污染土壤要比有機物污染土壤的危害性更大,這是因為重金屬會在土壤當中不斷積累,并被一些植被作物所吸收,當其經過食物鏈進入到人體后會對人體健康造成極其嚴重的危害。此外,土壤當中的一些重金屬元素會在雨水的作用下滲透到地下水系當中,從而給地下水造成污染,所以必須重視對重金屬污染土壤的修復處理。在對重金屬污染土壤的修復中,陰離子型表面活性劑能夠先吸附到土壤顆粒的表面上,并與重金屬絡合,經過一段時間后便會使重金屬溶于土壤溶液當中;陽離子型表面活性劑則主要是通過離子本身的交換作用使土壤當中重金屬元素的陽離子從固相逐步轉移到液相當中,進而達到修復土壤的目的;非離子型表面活性劑由于是直接與重金屬發生絡合作用,因而它對于去除土壤中重金屬的效率相對較低,這在一些相關的研究中已經獲得證實。所以在選擇表面活性劑對重金屬污染進行修復時,盡可能不要選用非離子型表面活性劑。

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