表面活性剂强化活化过硫酸钠修复菲污染土壤研究

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菲作为一种典型的多环芳烃类的有机污染物成为近年的研究热点,如何高效修复受多环芳烃污染的土壤已成为一个技术难题。化学氧化技术常用于多环芳烃污染土壤的修复,其中高效氧化剂过硫酸钠(Na2S2O8)得到越来越多的关注;此外在氧化体系中添加表面活性剂可以有效地提高污染物的氧化降解效率。本文选取十二烷基二苯醚二磺酸钠(C12-MADS)阴离子表面活性剂加大土壤中菲的溶解度,使其向水相中转移;通过加热活化Na2S2O8,从而提高Na2S2O8对菲的氧化降解效率,为目标污染物的去除提供一种经济、环境友好、高效的技术手段。本文的主要研究结果如下:(1)表面活性剂对土壤中菲溶解的影响。实验结果表明十二烷基二苯醚二磺酸钠(C12-MADS)对土壤中的菲具有很好的增溶效果,菲的表观溶解度与表面活性剂浓度和温度均整体呈线性正相关趋势。在C12-MADS浓度为1×103mg/L、2×104 mg/L、5×103mg/L、1×104mg/L的条件下摩尔增溶比(WSR)分别为11.29、30.67、66.24、39.94,说明当表面活性剂浓度达到一定数值之后,增溶效果不再提升。在温度为25、40、60、80℃条件下WSR分别为21.72、25.60、66.24、55.80,当温度由25℃升高至60℃时,随着反应体系温度的升高,WSR值也随之升高,而当体系温度升高至80℃时,WSR值反而降低。因此选择60℃为最佳增溶温度,5×103 mg/L为C12-MADS的最佳增溶浓度。(2)表面活性剂对过硫酸钠热活化效果的影响。考察了四种不同表面活性剂与Na2S2O8之间的相互影响,选择最适宜的表面活性剂优化Na2S2O8的氧化体系。三种表面活性剂SDS、SLS、SDBS在与Na2S2O8共存时会产生一定的沉淀或浑浊。虽然随着反应温度的提升三种单价阴离子表面活性剂的混浊程度会减弱,但是当体系温度达到40℃时,SDS、SDBS仍存在部分沉淀,而C12-MADS从反应进行时则会一直保持澄清。在表面活性剂对Na2S2O8稳定性研究时发现,随着反应体系温度的升高SDS、SLS、SDBS三组中过硫酸钠的分解效率显著增加。这表明C12-MADS不会降解Na2S2O8,具有更好的稳定效果,可以降低过硫酸盐的分解效率。(3)表面活性剂强化过硫酸钠对土壤中菲降解的影响。热活化Na2S2O8降解土壤中的菲符合准一级反应动力学,降解效果受Na2S2O8浓度、C12-MADS浓度、反应温度、水土比、p H、共存离子的影响。随着Na2S2O8浓度的增加,菲的去除效率也随之增加,二者存在一定的线性关系;而当Na2S2O8浓度由2.5×104mg/L增加至5×104mg/L时菲的降解效率无显著增高。随着C12-MADS浓度的升高,菲的氧化降解效率也随之提高,当C12-MADS浓度提升至1×104mg/L时,随着反应的进行菲的氧化降解效率趋于平缓并没有显著提升。菲的去除效率和温度、水土比均呈正相关趋势,但当温度达到80℃、水土比为30:1时,菲的去除效率逐渐趋于平缓。在p H为6~8时,随着p H的升高,16 h时菲的去除效率由89.80%降低至31.64%,表明体系p H越高对降解菲越不利。同时HCO3-、OH-的加入会导致菲的氧化降解效率下降。
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