LED3A的增溶-螯合性能及其對Cu(Ⅱ)-菲復(fù)合污染黃土的洗脫作用及機(jī)理.pdf

1、復(fù)合污染是土壤污染的普遍現(xiàn)象，其中重金屬-多環(huán)芳烴(PAHs)復(fù)合污染占很大的比重。通常，復(fù)合污染土壤較單一污染土壤更難于修復(fù)。在諸多污染土壤修復(fù)技術(shù)中，化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)因周期短、效果顯著而被廣泛應(yīng)用于單一污染或同類污染物形成的復(fù)合污染，如螯合劑修復(fù)重金屬污染土壤、表面活性劑修復(fù)有機(jī)污染土壤。近幾年，有研究者將螯合劑與表面活性劑聯(lián)用，處理重金屬-PAHs復(fù)合污染土壤，但存在過程不易調(diào)控、洗脫液處理困難或淋洗液（如乙二胺四乙酸，EDTA）

2、不易生物降解等問題。因此，選擇與重金屬和有機(jī)污染物同時具有較強(qiáng)作用的增效試劑，是重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤化學(xué)淋洗修復(fù)迫切需要解決的問題。
　　本文選用兼具表面活性和螯合功能且易降解的螯合型表面活性劑，十二酰基乙二胺三乙酸鹽(LED3A)作為增效試劑。采用批平衡實(shí)驗(yàn)方法，研究了LED3A對溶液體系中PAHs的增溶作用、對重金屬的螯合作用機(jī)理和主要影響因素;分別考察了LED3A對混合PAHs的增溶程度、對混合重金屬氫氧化物的螯合順序

3、、對菲和Cu(OH)2共存體系的增溶/螯合作用效果及其相互影響;探究了LED3A、Cu(Ⅱ)和菲在黃土上的吸附行為和主要影響因素;并在此基礎(chǔ)上研究了LED3A對Cu(Ⅱ)、菲單一和復(fù)合污染黃土的洗脫作用和機(jī)理。論文取得了以下研究成果:
　　(1) LED3A臨界膠束濃度為707 mg·L-1(25℃)。溫度、pH值、共存離子等因素都會影響LED3A溶液增溶PAHs的性能。LED3A可增溶菲，膠束增溶效果顯著，溶液pH值、共存重金屬

4、離子是影響增溶的主要因素，pH值在4～7之間增溶效果最顯著，共存Cu(Ⅱ)會顯著提高LED3A對菲的增溶能力。一級動力學(xué)方程最適合描述LED3A對菲的增溶過程。LED3A對不同PAHs的增溶程度大小順序?yàn)檐牛痉疲据?。LED3A對菲的增溶性能，與兩種常用陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)和十二烷基硫酸鈉(SDS)相近。
　　(2)LED3A膠束螯合能力大于單體。LED3A可通過與重金屬離子M(Ⅱ)發(fā)生螯合，而促進(jìn)難溶重金屬

5、氫氧化物M(OH)2的溶解，并形成穩(wěn)定可溶的螯合物L(fēng)ED3A-M。LED3A與Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的配位穩(wěn)定常數(shù)大小次序?yàn)镃u(Ⅱ)＞Zn(Ⅱ)＞Cd(Ⅱ)。LED3A對Cu(OH)2的溶解過程為自發(fā)、吸熱的熵增過程。一級動力學(xué)方程最適合描述LED3A對Cu(Ⅱ)的螯合溶解過程。pH對LED3A溶解Cu(OH)2影響較大，pH在5～9之間溶解效果較好，共存Ca(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)離子會對LED3A溶解Cu(OH)2產(chǎn)生抑制作

6、用，菲的存在對LED3A溶解Cu(OH)2幾乎無影響。
　　(3) LED3A在增溶二元或三元混合PAHs時，共存的有機(jī)物彼此之間會產(chǎn)生促進(jìn)增溶作用，LED3A增溶三元混合PAHs體系的增溶程度順序?yàn)檐牛痉疲据?。LED3A膠束螯合溶解二元或三元混合M(OH)2時，不同重金屬之間存在螯合競爭，產(chǎn)生相互抑制作用，LED3A螯合溶解三元混合M(OH)2的溶解量順序?yàn)镃u(OH)2＞Cd(OH)2＞Zn(OH)2。螯合飽和的LED3A-C

7、u(Ⅱ)溶液可以促進(jìn)菲的增溶，增溶飽和的LED3A-菲體系對Cu(Ⅱ)的螯合能力亦有所提高。LED3A可同時增溶多環(huán)芳烴和螯合重金屬。
　　(4) LED3A、菲和Cu(Ⅱ)在黃土上的吸附均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。Langmuir、Freundlich及D-R模型均可較好地擬合LED3A在黃土上的吸附過程;LED3A的吸附量隨溫度、pH增大而減小，隨離子強(qiáng)度和水土比的增大而增加;LED3A的吸附損失(25℃)為34.82％。菲在黃土

8、上的吸附等溫線符合Henry線性模型;升高溫度、增大pH值吸附量減小，Cu(Ⅱ)對菲的吸附有弱抑制作用;低濃度LED3A對菲的吸附有促進(jìn)作用，但LED3A自身達(dá)到吸附飽和后，會對菲的吸附產(chǎn)生抑制。Langmuir模型適合描述Cu(Ⅱ)在黃土上的吸附;升高溫度、增大pH，Cu(Ⅱ)的吸附量增加;菲的存在會抑制Cu(Ⅱ)的吸附;LED3A濃度大于3000 mg·L-1時，對Cu(Ⅱ)的吸附有促進(jìn)作用。
　　(5) LED3A對單一Cu

9、(Ⅱ)、菲和Cu(Ⅱ)-菲復(fù)合污染土壤的洗脫動力學(xué)過程均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。LED3A不僅可以去除土壤中單一Cu(Ⅱ)、菲污染物，還可以同時洗脫土壤中共存的Cu(Ⅱ)和菲;對單一污染土壤的洗脫效果略好于復(fù)合污染土壤。LED3A對Cu(Ⅱ)-菲復(fù)合污染土壤中兩種污染物的最大一次洗脫率都可達(dá)到60％以上，復(fù)合污染土壤中Cu(Ⅱ)對菲的洗脫有抑制作用，而菲對Cu(Ⅱ)的洗脫影響不顯著。LED3A可在較寬的pH范圍內(nèi)(5～10)應(yīng)用。初步比較

10、了LED3A和螯合劑與表面活性劑復(fù)配體系EDTA-SDS、EDTA-TX100（聚乙二醇辛基苯基醚）對復(fù)合污染土壤的洗脫效果，復(fù)配體系對Cu(Ⅱ)的洗脫率較LED3A高10～20％左右，對菲的洗脫率較LED3A高約5～15％。
　　總之，新型螯合型表面活性劑LED3A可有效增溶PAHs和螯合重金屬，可實(shí)現(xiàn)對重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤中兩種污染物的同時有效洗脫，有望作為復(fù)合污染土壤的化學(xué)淋洗試劑，在重金屬-有機(jī)物復(fù)合污染土壤修復(fù)中具