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解析表面活性剂在污染土壤修复中的应用
发布时间:2015-10-28 10:08:04| 浏览次数:

    近年来,在交通运输业和工业不断发展的同时,大量废物直接或是间接地排入到了土壤当中,从而使得土壤污染日益严重,这不得不引起我们的高度重视。表面活性剂是一种能够对污染土壤进行清洗修复的物质,大量试验结果表明,其在有机物污染和重金属污染的土壤修复中都具有良好的应用效果。基于此点,本文就表面活性剂在污染土壤修复中的应用展开研究。

1 表面活性剂的修复机理分析

    所谓的表面活性剂具体是指少量加入便可以显着降低溶剂表面张力,且具有良好亲水性、亲油性以及特殊吸附性的一种物质。正是因为表面活性剂本身具有的这些特性,使其被广泛用于各种污染的修复当中,尤其是在污染土壤修复中的应用更为广泛。表面活性剂对污染土壤的修复主要是通过增加有机污染物的溶解性,从而使土壤当中的污染物被解吸出来,并随着脱液迁移离开土壤,进而达到对污染土壤的修复目的。表面活性剂的修复机理实质上就是一个增溶过程,下面就此进行详细介绍。

1.1 增溶机理

   表面活性剂对有机污染物主要是凭借疏水作用力进行吸附,它的这种吸附能力要远远强于土壤有机质,所以当表面活性剂与有机物污染土壤发生作用后,有机污染物便会从SOM上被解吸出来,并进入到水相当中。按照表面活性剂与污染物的接触,可将增溶过程分为以下两种:

(1)直接增溶。在该过程中,表面活性剂中的单体先与污染物中的分子相接触,再形成胶束。当表面活性剂随着洗脱液一并进入到土壤颗粒周围的水相中后,便会与溶解态的污染物发生接触,此时则通过疏水作用对污染物进行吸附,当表面活性剂的浓度超过CMC以后,被吸附的污染物单体将会以污染物为核心形成胶束,随后胶束会在洗脱液中不断扩散,最终便会携带污染物迁移出被污染土壤。

(2)间接增溶。在这一过程中,表面活性剂先形成胶束,然后再通过水相介质获取污染物,并使之进入到胶束的核心当中。与直接增溶相同,表面活性剂也是先进入到土壤颗粒周围的水相当中,因其浓度要高于CMC,所以能够迅速形成胶束态,并分散与水相当中。由于胶束表面具有良好的亲水性,从而会与疏水的污染物产生相互排斥的现象,这样两者便无法接近,为此,表面活性剂胶束便可以通过接触水相间接对土壤当中的污染物进行摄取,进而达到增加污染物溶解性的目的。

1.2 增溶能力评价

   在对污染土壤进行修复的过程中,表面活性剂的选择是一个重要环节,想要选出最为适合的表面活性剂就必须确定其对污染物的增溶能力,具体可通过理论对比和试验分析两种方法来进行确定。目前,对表面活性剂增溶能力的评价公式种类较多,如与表面活性剂的亲醇水分配系数相关的评价公式、对增溶产生的负作用公式等等。无论采用哪一种公式对表面活性剂的增溶能力进行评价,在具体应用时都必须充分考虑到土壤环境的复杂性以及表面活性剂与污染物的多种作用力的综合增溶效果,这是选择表面活性剂时必须注意的一点。

 2 表面活性剂在污染土壤修复中的应用研究

   目前,对表面活性剂在污染土壤修复中的应用研究,主要分为两个方向,一方面是表面活性剂在有机物污染土壤修复中的应用,另一方面则是在重金属污染土壤修复中的应用,下面本文就这两个方面展开研究。

2.1 表面活性剂在有机污染土壤修复中的应用研究

    通过表面活性剂可以对有机物污染土壤进行原位和异位修复处理。其中异位修复主要是指将挖掘出来的被污染土壤装入非渗透性的容器当中,然后利用表面活性剂将土壤当中含有的有机污染物去除,随着新的表面活性剂不断加入,污染液便会从土壤当中连续排出,并被处理掉。在应用表面活性剂对有机物污染土壤进行修复治理时,其主要发挥了以下两个方面的作用:其一,表面活性剂的加入减小了液-固之间的表面张力,从而可将阻塞在土壤孔隙当中油类物质分散并利用溶液本身将之洗脱出来;其二,当表面活性剂的质量浓度增大至临界胶束质量浓度以上时,其便会在溶剂当中形成胶束,由于胶束内部具有较强憎水性,而其外部又有良好的亲水性,所以NAPLs的憎水性使其很容易被分配到胶束的内核当中,这样一来便会使表面活性剂溶液的溶解度显着提高,因而可以将有机污染物更好地从土壤当中洗脱出来。

    原位修复又被称为就地修复,具体是采用污染地区表面喷洒和抽出井的方法来进行。一般先将表面活性萃取剂喷洒在被污染土壤的表面,萃取剂会在土壤中渗滤并在渗流区将污染物转移至污染地下水处,随后在利用抽出井将污染水体抽出并进行相应处理。

    目前,在对有机物污染土壤进行清洗修复时,常用的表面活性剂有以下几种:非离子表面活性剂,如TX-100等;阳离子表面活性剂,如溴化十六烷基三甲铵;阴离子表面活性剂,如十二烷基苯磺酸钠;生物表面活性剂等等。

2.2 在重金属污染土壤中的应用研究

    重金属污染土壤要比有机物污染土壤的危害性更大,这是因为重金属会在土壤当中不断积累,并被一些植被作物所吸收,当其经过食物链进入到人体后会对人体健康造成极其严重的危害。此外,土壤当中的一些重金属元素会在雨水的作用下渗透到地下水系当中,从而给地下水造成污染,所以必须重视对重金属污染土壤的修复处理。在对重金属污染土壤的修复中,阴离子型表面活性剂能够先吸附到土壤颗粒的表面上,并与重金属络合,经过一段时间后便会使重金属溶于土壤溶液当中;阳离子型表面活性剂则主要是通过离子本身的交换作用使土壤当中重金属元素的阳离子从固相逐步转移到液相当中,进而达到修复土壤的目的;非离子型表面活性剂由于是直接与重金属发生络合作用,因而它对于去除土壤中重金属的效率相对较低,这在一些相关的研究中已经获得证实。所以在选择表面活性剂对重金属污染进行修复时,尽可能不要选用非离子型表面活性剂。

 

 
 
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