增效试剂对难降解有机物的增溶作用、机理及生物可利用性影响

【摘要】：表面活性剂增效修复技术(Surfactant-enhanced remediation，SER)效率高、周期短，有望成为土壤和地下水有机污染修复的实用技术，而提高表面活性剂的增溶能力和增溶效率、减少表面活性剂用量、降低修复成本和表面活性剂的生态风险是SER技术的关键。本文在论述SER的基本原理、研究现状和主要存在问题的基础上，分别从微乳液和混合表面活性剂的特性出发，系统研究了微乳液对憎水性有机物的增溶作用及机理；重点比较了蓖麻油衍生微乳液(SCOS)与表面活性剂增溶和洗脱能力的差异；研究了阴-非离子混合表面活性剂对重非水相液体(DNAPLs)的增溶作用及机理；以菲为代表物研究了阴-非混合表面活性剂的协同增溶作用及其对微生物降解多环芳烃的影响。试图找出新型、高效的增溶试剂和增溶体系，降低修复成本，提高修复效率，为拟订高效、快速、安全、实用的SER技术提供理论依据。论文取得了一些有价值的成果： (1) 率先研究了阴-非离子混合表面活性剂对DNAPLs的增溶作用，发现阴离子表面活性剂可有效降低非离子表面活性剂的分配损失。由于非离子表面活性剂分配损失减小及混合表面活性剂增溶容量大于阴离子表面活性剂，混合表面活性剂对DNAPLs的增溶效率远远大于非离子表面活性剂；适宜配比下，混合表面活性剂的增溶效率亦大于阴离子表面活性剂，如10g/L、质量比1：3的混合Triton X-100-十二烷基苯磺酸钠(TX100-SDBS)对三氯乙烯的增溶效率分别是TX100和SDBS的7.9和1.6倍。探明了水相混合胶束化抑制非离子表面活性剂分子进入DNAPL相是分配损失减小的主要机制。通过计算阴-非混合表面活性剂标准胶束化自由能，表明混合表面活性剂标准胶束化自由能较非离子表面活性剂小，胶团热力学稳定性高。 (2) 发现Winsor Ⅰ型微乳液对憎水性有机物的增溶能力优于表面活性剂溶液。推导并计算了有机溶质在膨胀胶束-水相之间分配系数K_(em)，表明K_(em)与有机溶质在胶束-水相的分配系数K_(mc)相当，相同表面活性剂用量下微乳液的增溶容量大。不同浓度时SCOS的微乳液滴结构不变，有机溶质在微乳液滴-水相的分配系数与微乳液浓度无关；SCOS微乳液对有机污染物的增溶能力大于表面活性剂，用于污染土壤清洗速率快、去除率高，500 mg/L SCOS微乳液对污染土 暴 浙江大学博士学位论文 壤中菲的洗脱效率比表面活性剂高25.9一468%;SCOS微乳液有望成为土壤有 机污染修复的新型增溶试剂。 (3)率先研究了阴一非混合表面活性剂对微生物降解多环芳烃(菲)的影 响。发现非离子与阴离子表面活性剂混合使用不仅可提高表面活性剂的增溶效 率，而且可避免相同浓度的阴离子表面活性剂单独使用时对微生物降解的抑制 作用。菲在混合表面活性剂溶液中的微生物降解速率与在单一非离子表面活性 剂溶液中相当，阴一非混合表面活性剂在土壤队Hs污染增效生物修复中具有应 用潜力。