【摘 要】
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基于气液界面加热的太阳能光热蒸馏海水淡化技术被认为是解决海岛地区淡水资源短缺问题最有效的方法之一。然而光热蒸馏形成的高温高盐环境会加速海水中的挥发酚挥发进入冷凝淡化水,造成淡化水水质安全风险。本文以挥发酚为模型污染物,研究了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等多种表面活性剂抑制挥发酚进入冷凝淡化水的效能和作用机制。比较了阳离子型（2种）、阴离子型（1种）和非离子型（3种）共6种表面活性剂抑制苯酚挥发
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目一体化蒸馏组件气液界面太阳能加热海水蒸馏淡化及其水质挥发酚削减研究（No:52070161）
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基于气液界面加热的太阳能光热蒸馏海水淡化技术被认为是解决海岛地区淡水资源短缺问题最有效的方法之一。然而光热蒸馏形成的高温高盐环境会加速海水中的挥发酚挥发进入冷凝淡化水,造成淡化水水质安全风险。本文以挥发酚为模型污染物,研究了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等多种表面活性剂抑制挥发酚进入冷凝淡化水的效能和作用机制。比较了阳离子型（2种）、阴离子型（1种）和非离子型（3种）共6种表面活性剂抑制苯酚挥发进入冷凝淡化水的效能,再结合表面活性剂自身挥发进入淡化水的特征,筛选出CTAB作为苯酚挥发抑制剂。CTAB直接投加在含酚模拟海水时,苯酚蒸馏率（RD）受苯酚初始浓度的影响不明显,但会随溶液p H、Na Cl浓度、CTAB投加量的上升和光照强度的下降而降低。投加5 g/L CTAB可使1 mg/L苯酚的蒸馏率从76%最低降至37%,而淡化水中CTAB的浓度仅为68μg/L。CTAB投加在炭黑（CB）蒸馏组件时,光热材料层中CTAB/CB的用量为250mg/15mg可使1 mg/L苯酚的蒸馏率从76%降至19%。将CB替换成其他具有吸附性的光热转换材料（如二硫化钼、碳纳米管）或者将无尘布增加至3层可使蒸馏率进一步降低至18%和4.6%。CTAB抑制苯酚挥发进入冷凝淡化水的作用机制为:CTAB的季铵基团与苯酚之间的静电作用力（如季铵基团与苯酚富含π电子的芳香结构之间可能存在的阳离子-π相互作用）;CTAB溶于水时形成胶团把苯酚分子包裹在内部产生的束缚作用,从而增大苯酚的溶解度并抑制其挥发。将目标污染物从苯酚扩展至19种酚类化合物,对于沸点高于230℃的酚类化合物,无论是否使用CTAB,蒸馏率绝大部分为0,但受到取代基对分子极性的影响,个别挥发酚仍有10%左右的蒸馏率;对于沸点低于230℃的酚类化合物,建立了使用CTAB时蒸馏率与log Kow值的线性方程,相关系数为R~2=0.9。
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