微乳液的制备及其对菲污染土壤的修复性能研究

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随着我国工业的加速发展,环境中多环芳烃(PAHs)的排放量急剧增多。由于PAHs具有“三致效应”、难降解、易累积、水溶性低等特点,所以它可以长期存在于土壤中,直接或间接的进入食物链,影响人类的生命健康安全。因此,修复PAHs污染的土壤刻不容缓。土壤淋洗是一种处理效果好、修复周期短且成本低的修复方法,目前常用的土壤淋洗剂有表面活性剂、腐殖酸、微乳液、环糊精等,它们均已被广泛应用于土壤修复的研究之中。其中,微乳液是由水、表面活性剂、助表面活性剂和油等组分按一定比例混合时自发形成的透明稳定体系。它具有良好的润湿能力、超低的界面张力以及对疏水化合物高溶解度等优点,在污染修复、三次采油、制药等领域应用广泛。然而,微乳液的增溶能力取决于其配方组成,因此确定各组分对微乳液相行为的影响,选择并制备出合适的微乳液对增强修复PAHs污染的土壤具有重要意义。本文选择PAHs中的菲作为目标污染物,以植物油为油相,表面活性剂溶液为极性相、正戊醇为助表面活性剂,成功构建出微乳液体系,探究了油相种类和复配表面活性剂类型对微乳液体系相行为和成相能力的影响,并根据它们对菲的增溶能力以及解吸效率确定了适用于土壤淋洗的最佳微乳液配方。通过一维模拟柱实验对比了不同淋洗液种类、微乳液注入速率和土壤类型对污染土壤修复效率的影响。主要结论如下:(1)大豆油、葵花油、棕仁油3种植物油作为油相均能成功构建出微乳液。其中棕仁油微乳液的成相能力和可稀释能力最强。3种植物油微乳液体系中油含量(O/S)越大,对菲的增溶能力越强。综合考虑3种植物油构建的微乳液的成相能力、可稀释性以及对菲的增溶能力等方面,选择葵花油作为最佳油相。(2)Tween80-SDBS、Tween80-Triton X-100和Tween80-Cremophor EL这3种复配表面活性剂可以成功参与构建微乳液。其中Tween80:Cremophor EL=4:6时构建的微乳液成相能力和可稀释能力最强。3种复配表面活性剂微乳液对菲的增溶能力均随体系中油含量的增加而提高,当S/O=8:1时,Tween80-Cremophor(4:6)微乳液对菲的增溶效果最好,为851.62 mg/L。(3)3种复配表面活性剂微乳液对土壤中菲的解吸效率均有不同程度的提高,其中Tween80-SDBS微乳液对土壤中菲的解吸效率最好。3种复配表面活性剂微乳液对菲的解吸效率随体系中油含量的增加而轻微降低,当Tween80:SDBS=9:1,S/O=15:1时,Tween80-SDBS微乳液对土壤中菲的解吸率最大,为83.22%。因此选择Tween80-SDBS(9:1)为最佳复配表面活性剂。(4)在实验范围内,几种淋洗液对土壤中菲的去除能力大小为Tween80-SDBS微乳液>Tween80微乳液>Tween80-SDBS溶液;与高注入速率相比,Tween80-SDBS微乳液在低注入速率下对土壤中菲的去除效率更好;土壤中有机碳含量越高,Tween80-SDBS微乳液的淋洗效率越差。
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