離子型化合物對菲吸附解吸影響研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)研究了一系列離子型化合物,氯化鈉、有機酸五氯酚、4種有機堿(正己胺、三甲胺、苯胺、1-萘胺)、陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、陽離子表面活性劑十二烷基三甲基氯化胺(DDTMA)、溶解性有機質(zhì)(DOM)在不同水化學條件下對菲在天然地質(zhì)吸附劑上吸附解吸的影響,此外還對氯化鈉、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑存在時對菲在人工碳納米材料上吸附的影響規(guī)律進行了初步研究。主要研究結果包括:(1)隨pH降低,五氯酚吸附顯著增

2、加,而菲的吸附受pH影響較??；五氯酚在純菲晶體顆粒上的吸附遠強于在土壤天然有機質(zhì)上的吸附能力；pH為8時,五氯酚抑制菲的吸附,除了競爭疏水點位抑制吸附外,水溶液中高濃度五氯酚與菲分子形成二聚物,也是造成菲吸附降低的因為；pH為5和3時,五氯酚對菲的吸附有一定促進作用,因為分子態(tài)的五氯酚在溶液中形成二聚物的能力較差,而且以極性端吸附的五氯酚可以通過π-π作用促進菲的吸附；低濃度菲對五氯酚吸附?jīng)]有明顯影響,高濃度菲促進五氯酚吸附,因為高濃度

3、吸附態(tài)菲通過π-π作用為五氯酚提供了更多的疏水吸附點位。(2)以陽離子形態(tài)存在的有機堿的吸附能力強于以分子形態(tài)存在的有機堿,而當有機堿的存在形態(tài)相同時,其疏水性越強吸附能力越強；以陽離子形態(tài)存在的有機堿可以促進菲的吸附,如正己胺促進菲的吸附,但當有機堿的溶解性強,疏水性弱,吸附能力弱,且沒有長的疏水烷基鏈時,其對菲的吸附則沒有明顯促進作用,如三甲胺；當以分子形態(tài)存在的有機堿疏水性很強時,如1-萘胺,能夠競爭菲的吸附點位,從而抑制菲的吸附

4、,而當以分子形態(tài)存在的有機堿的疏水性很弱時,如苯胺,則不能有效的競爭菲的吸附點位,對菲的吸附不產(chǎn)生影響；極性分子1-萘胺抑制非極性分子菲的吸附,而菲對1-萘胺的吸附?jīng)]有明顯影響。(3)不同類型表面活性劑的吸附規(guī)律不同,其對菲吸附的影響也有不同的規(guī)律。DDTMA濃度較低時,鹽度增加抑制DDTMA吸附；而高濃度DDTMA的吸附隨著鹽度增加而增強。SDBS的吸附隨著鹽度增加顯著增強；表面活性劑濃度較低時對菲的增溶作用不顯著,當達到臨界膠束濃度

5、(CMC)之后,表面活性劑對菲的增溶作用隨著表面活性劑濃度增加迅速增加。鹽度增加使得表面活性劑CMC值降低,對菲的增溶作用大大增強；陰離子表面活性劑抑制菲的吸附,且抑制作用隨鹽度增加而增強；陽離子表面活性劑促進菲的吸附,且促進作用隨鹽度增加而增強,這些現(xiàn)象不能僅僅通過鹽析效應來解釋,而是因為鹽度增加降低了表面活性劑CMC,增加了膠束聚集程度,從而改變了表面活性劑對菲的界面過程的影響。(4)菲在納米碳管上的吸附能力很強,遠高于其在沉積物顆

6、粒上的吸附,而且吸附等溫線呈現(xiàn)高度非線性,菲在單壁納米碳管上吸附能力強于多壁納米碳管；SDBS和DDTMA都抑制菲在納米碳管上的吸附,抑制程度隨表面活性劑濃度增加而增加,隨菲濃度增加而減弱；SDBS和DDTMA的存在使菲在納米碳管上吸附非線性減弱,NaCl的加入促進菲在納米碳管上的吸附,但對菲在納米碳管上的吸附非線性沒有明顯影響。(5)DOM是一種天然的表面活性劑,可以形成膠束聚集體。DOM濃度低于CMC時,以單體存在,導電能力強,而當

7、DOM聚集成膠束時,即濃度大于CMC時,導電能力下降；當DOM濃度低于臨界膠束濃度時,對菲的溶解度沒有明顯影響,但DOM濃度達到CMC后對菲有顯著的增溶作用,而繼續(xù)增加DOM濃度,對菲的溶解度增加變緩,這是因為在高濃度時,DOM膠束結構發(fā)生變化；DOM濃度較低時,沉積物顆粒對其吸附強,隨著DOM濃度增加,由于吸附接近飽和,沉積物顆粒繼續(xù)吸附DOM的能力減弱；隨DOM濃度增加,在一定程度上抑制了菲的吸附。(6)研究了陰離子表面活性劑SDB

8、S對沉積物中菲和芘的解吸作用,結果表明:SDBS對芘的增溶作用比菲強,但由于芘的疏水性強,更難于解吸,SDBS對芘的解吸率低于對菲的解吸率:SDBS對菲和芘的解吸率與菲和芘的初始濃度無關,隨SDBS濃度增加而增加,菲和芘的解吸率不受另一個多環(huán)芳烴存在的影響；菲和芘在固-水-表面活性劑三相中的分配關系為:隨著SDBS濃度增加,固相中菲和芘所占比例逐漸降低；而菲和芘在表面活性劑相所占比例逐漸增加,尤其是當溶液中表面活性劑濃度達到CMC后,菲

9、在表面活性劑相所占比例顯著增加；在達到表面活性劑臨界膠束濃度之前,菲在水相中的濃度基本保持不變,這意味著固相中菲減少的量主要轉(zhuǎn)移到表面活性劑相中了,而不是水相中；當表面活性劑平衡濃度達到CMC后,水相中的菲所占比例下降,說明這時表面活性劑相容納菲的能力相當強,使得固相和水相中菲的比例都顯著減少,菲大量進入到表面活性劑相中；另外菲在三相中的比例及其變化規(guī)律與菲的初始染毒濃度無關。(7)研究了菲的不可逆吸附行為,結果表明:菲在不同天然地質(zhì)吸