表面活性劑的修復(fù)機(jī)理及其在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用
更新時(shí)間：2014-06-23 07:45
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1、表面活性劑的修復(fù)機(jī)理分析
所謂的表面活性劑具體是指少量加入便可以顯著降低溶劑表面張力，且具有良好親水性、親油性以及特殊吸附性的一種物質(zhì)。正是因?yàn)楸砻婊钚詣┍旧砭哂械倪@些特性，使其被廣泛用于各種污染的修復(fù)當(dāng)中，尤其是在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用更為廣泛。表面活性劑對(duì)污染土壤的修復(fù)主要是通過增加有機(jī)污染物的溶解性，從而使土壤當(dāng)中的污染物被解吸出來，并隨著脫液遷移離開土壤，進(jìn)而達(dá)到對(duì)污染土壤的修復(fù)目的。表面活性劑的修復(fù)機(jī)理實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)增溶過程，下面就此進(jìn)行詳細(xì)介紹。
1．1 增溶機(jī)理
表面活性劑對(duì)有機(jī)污染物主要是憑借疏水作用力進(jìn)行吸附，它的這種吸附能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于土壤有機(jī)質(zhì)，所以當(dāng)表面活性劑與有機(jī)物污染土壤發(fā)生作用后，有機(jī)污染物便會(huì)從SOM上被解吸出來，并進(jìn)入到水相當(dāng)中。按照表面活性劑與污染物的接觸，可將增溶過程分為以下兩種：
(1)直接增溶。在該過程中，表面活性劑中的單體先與污染物中的分子相接觸，再形成膠束。當(dāng)表面活性劑隨著洗脫液一并進(jìn)入到土壤顆粒周圍的水相中后，便會(huì)與溶解態(tài)的污染物發(fā)生接觸，此時(shí)則通過疏水作用對(duì)污染物進(jìn)行吸附，當(dāng)表面活性劑的濃度超過CMC以后，被吸附的污染物單體將會(huì)以污染物為核心形成膠束，隨后膠束會(huì)在洗脫液中不斷擴(kuò)散，最終便會(huì)攜帶污染物遷移出被污染土壤。
(2)間接增溶。在這一過程中，表面活性劑先形成膠束，然后再通過水相介質(zhì)獲取污染物，并使之進(jìn)入到膠束的核心當(dāng)中。與直接增溶相同，表面活性劑也是先進(jìn)入到土壤顆粒周圍的水相當(dāng)中，因其濃度要高于CMC，所以能夠迅速形成膠束態(tài)，并分散與水相當(dāng)中。由于膠束表面具有良好的親水性，從而會(huì)與疏水的污染物產(chǎn)生相互排斥的現(xiàn)象：這樣兩者便無法接近，為此，表面活性劑膠束便可以通過接觸水相間接對(duì)土壤當(dāng)中的污染物進(jìn)行攝取，進(jìn)而達(dá)到增加污染物溶解性的目的。
1．2 增溶能力評(píng)價(jià)
在對(duì)污染土壤進(jìn)行修復(fù)的過程中，表面活性劑的選擇是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，想要選出最為適合的表面活性劑就必須確定其對(duì)污染物的增溶能力，具體可通過理論對(duì)比和試驗(yàn)分析兩種方法來進(jìn)行確定。目前，對(duì)表面活性劑增溶能力的評(píng)價(jià)公式種類較多，如與表面活性劑的親醇水分配系數(shù)相關(guān)的評(píng)價(jià)公式、對(duì)增溶產(chǎn)生的負(fù)作用公式等等。無論采用哪一種公式對(duì)表面活性劑的增溶能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，在具體應(yīng)用時(shí)都必須充分考慮到土壤環(huán)境的復(fù)雜性以及表面活性劑與污染物的多種作用力的綜合增溶效果，這是選擇表面活性劑時(shí)必須注意的一點(diǎn)。
2、表面活性劑在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究
目前，對(duì)表面活性劑在污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究，主要分為兩個(gè)方向，一方面是表面活性劑在有機(jī)物污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用，另一方面則是在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用，下面本文就這兩個(gè)方面展開研究。
2．1 表面活性劑在有機(jī)污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用研究
通過表面活性劑可以對(duì)有機(jī)物污染土壤進(jìn)行原位和異位修復(fù)處理。其中異位修復(fù)主要是指將挖掘出來的被污染土壤裝入非滲透性的容器當(dāng)中，然后利用表面活性劑將土壤當(dāng)中含有的有機(jī)污染物去除，隨著新的表面活性劑不斷加入，污染液便會(huì)從土壤當(dāng)中連續(xù)排出，并被處理掉。在應(yīng)用表面活性劑對(duì)有機(jī)物污染土壤進(jìn)行修復(fù)治理時(shí)，其主要發(fā)揮了以下兩個(gè)方面的作用：其一，表面活性劑的加入減小了液一固之間的表面張力，從而可將阻塞在土壤孔隙當(dāng)中油類物質(zhì)分散并利用溶液本身將之洗脫出來；其二，當(dāng)表面活性劑的質(zhì)量濃度增大至臨界膠束質(zhì)量濃度以上時(shí)，其便會(huì)在溶劑當(dāng)中形成膠束，由于膠束內(nèi)部具有較強(qiáng)憎水性，而其外部又有良好的親水性，所以NAPLs的憎水性使其很容易被分配到膠束的內(nèi)核當(dāng)中，這樣一來便會(huì)使表面活性劑溶液的溶解度顯著提高，因而可以將有機(jī)污染物更好地從土壤當(dāng)中洗脫出來。
原位修復(fù)又被稱為就地修復(fù)，具體是采用污染地區(qū)表面噴灑和抽出井的方法來進(jìn)行。一般先將表面活性萃取劑噴灑在被污染土壤的表面，萃取劑會(huì)在土壤中滲濾并在滲流區(qū)將污染物轉(zhuǎn)移至污染地下水處，隨后在利用抽出井將污染水體抽出并進(jìn)行相應(yīng)處理。
目前，在對(duì)有機(jī)物污染土壤進(jìn)行清洗修復(fù)時(shí)，常用的表面活性劑有以下幾種：非離子表面活性劑，如TX—100等；陽離子表面活性劑，如溴化十六烷基三甲銨；陰離子表面活性劑，如十二烷基苯磺酸鈉；生物表面活性劑等等。
2．2 在重金屬污染土壤中的應(yīng)用研究
重金屬污染土壤要比有機(jī)物污染土壤的危害性更大，這是因?yàn)橹亟饘贂?huì)在土壤當(dāng)中不斷積累，并被一些植被作物所吸收，當(dāng)其經(jīng)過食物鏈進(jìn)入到人體后會(huì)對(duì)人體健康造成極其嚴(yán)重的危害。此外，土壤當(dāng)中的一些重金屬元素會(huì)在雨水的作用下滲透到地下水系當(dāng)中，從而給地下水造成污染，所以必須重視對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)處理。在對(duì)重金屬污染土壤的修復(fù)中，陰離子型表面活性劑能夠先吸附到土壤顆粒的表面上，并與重金屬絡(luò)合，經(jīng)過一段時(shí)間后便會(huì)使重金屬溶于土壤溶液當(dāng)中，陽離子型表面活性劑則主要是通過離子本身的交換作用使土壤當(dāng)中重金屬元素的陽離子從固相逐步轉(zhuǎn)移到液相當(dāng)中，進(jìn)而達(dá)到修復(fù)土壤的目的；非離子型表面活性劑由于是直接與重金屬發(fā)生絡(luò)合作用，因而它對(duì)于去除土壤中重金屬的效率相對(duì)較低，這在一些相關(guān)的研究中已經(jīng)獲得證實(shí)。所以在選擇表面活性劑對(duì)重金屬污染進(jìn)行修復(fù)時(shí)，盡可能不要選用非離子型表面活性劑。
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