表面活性劑的低濃度增溶行為及其影響化學(xué)氧化四氯乙烯的研究.pdf

1、在土壤及地下水有機污染修復(fù)中，表面活性劑被廣泛應(yīng)用的作用之一為其對有機污染物(HOCs)的增溶作用。一些研究表明，不同于經(jīng)典的表面活性劑增溶理論，某些表面活性劑在其濃度低于臨界膠束濃度CMC時對某些有機物（如正十六烷等）也具有增溶作用，但其相應(yīng)的增溶機理尚未明了。另外，化學(xué)氧化法ISCO在近幾十年來被廣泛應(yīng)用于土壤及地下水有機污染修復(fù)，特別是對氯代烴類污染物的處理，理解氯代烴分子結(jié)構(gòu)對其氧化降解的影響，以及表面活性劑在其中的應(yīng)用可行性具

2、有重要意義。因此，本論文系統(tǒng)研究了低濃度表面活性劑對正十六烷的增溶行為，氯代烴分子結(jié)構(gòu)對過硫酸鈉氧化降解反應(yīng)的影響以及生物表面活性劑鼠李糖脂二糖脂diRL對過硫酸鈉氧化四氯乙烯PCE的影響。
　　首先研究了表面活性劑SDBS和TritonⅩ-100在位于CMC附近的低濃度范圍內(nèi)對正十六烷的增溶作用以及相關(guān)的聚集體行為。結(jié)果表明表面活性劑在濃度低于CMC時對正十六烷有增溶作用，且正十六烷的增溶濃度隨表面活性劑濃度線性增大。SDBS在

3、濃度低于CMC時的增溶能力強于其高于CMC時，與之相反，TritonⅩ-100則在濃度低于和高于CMC時未呈現(xiàn)出明顯差異。DLS測定和冷凍透射電鏡（cryo-TEM）觀察結(jié)果顯示在表面活性劑濃度低于CMC時有聚集體形成，且DLS粒徑(d)隨表面活性劑濃度增加而減小。對于SDBS，聚集體zeta電位隨其濃度增大而減小，而對于TritonⅩ-100，zeta電位則隨濃度增大而增大。SDBS在聚集體表面的表面過剩量(Γ)先隨著SDBS在溶液中

4、的單體濃度增大而急速增大，而后趨近于最大表面過剩量（Γmax）。與之相反，對于TritonⅩ-100，Γ隨其濃度增加僅有少量的增大。通過比較Γ和d，可知表面活性劑分子在聚集體表面的濃度對聚集體表面曲率有重要影響。本研究結(jié)果表明表面活性劑SDBS和TritonⅩ-100在濃度低于CMC時基于聚集體形成的機理對正十六烷起增溶作用，預(yù)示著低濃度表面活性劑應(yīng)用于有機污染場地修復(fù)的潛力。
　　其次研究了室溫下過硫酸鈉對五種氯代烴(PCE，1

5、，1，2-TCA，1，2-DCA，1，2-DCP，1,3-DCP)的氧化脫氯反應(yīng)，并重點考察了反應(yīng)速率與氯代烴分子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。結(jié)果表明過量過硫酸鈉氧化氯代烴的反應(yīng)符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程，準(zhǔn)一級速率常數(shù)大小關(guān)系為:kPCE＞k1，2-DCP＞k1,1，2-TCA＞k1,3-DCP＞k1,2-DCA。氯代烴中的不飽和鍵、氯取代基數(shù)目、位置、碳鏈長度等對反應(yīng)速率均有影響，其中不飽和鍵的存在與否是最重要影響因素。對于具有相同氯取代基數(shù)目的飽和氯代

6、烴，分子結(jié)構(gòu)影響反應(yīng)過程中形成的烷基自由基中間體反應(yīng)活性，從而可能影響反應(yīng)速率。1，2-DCP和1，3-DCP由于其可形成反應(yīng)活性更大的伯烷基自由基中間體，其反應(yīng)速率要大于1，2-DCA。該五種氯代烴均最終被過硫酸鈉完全氧化，氯取代基均被完全脫氯轉(zhuǎn)化為氯離子。
　　最后研究了diRL反應(yīng)體系中過硫酸鈉對PCE的氧化，并以PBS溶液和乙醇溶液反應(yīng)體系做對比。結(jié)果表明diRL僅在濃度高于CMC時對PCE才有明顯的增溶作用，且PCE濃度

7、與diRL濃度線性增加。乙醇對PCE有較強的增溶作用，較低濃度時，PCE的增溶濃度隨乙醇濃度而線性增加，而高濃度時，增溶濃度急速增大，增溶濃度與其濃度不成線性關(guān)系。在PBS溶液、diRL和乙醇溶液反應(yīng)體系中，過硫酸鈉對PCE的氧化反應(yīng)均符合準(zhǔn)一級動力學(xué)方程，準(zhǔn)一級速率常數(shù)按以下順序依次遞減:kPBS＞kdiRL＞kethanol。diRL和乙醇對PCE的氧化反應(yīng)均有抑制作用，并對PCE的反應(yīng)歷程有重要影響，在diRL和乙醇溶液反應(yīng)體系中

8、，PCE均未被完全脫氯，而是形成了某種氯代中間產(chǎn)物。表明diRL和乙醇不利于與過硫酸鈉聯(lián)合應(yīng)用于對有機污染物的修復(fù)中，盡管其分別能提高疏水性有機物在水溶液中的溶解度。
　　本論文研究揭示了表面活性劑SDBS和TritonⅩ-100在濃度低于CMC時對正十六烷的增溶機理以及氯代烴分子結(jié)構(gòu)與其被過硫酸鈉氧化降解反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)，并探討了生物表面活性劑鼠李糖脂二糖脂diRL應(yīng)用于采用過硫酸鈉作為氧化劑的ISCO法修復(fù)PCE污染場地中的可行