本文關鍵詞：表面活性劑的低濃度增溶行為及其影響化學氧化四氯乙烯的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在土壤及地下水有機污染修復中,表面活性劑被廣泛應用的作用之一為其對有機污染物(HOCs)的增溶作用。一些研究表明,不同于經(jīng)典的表面活性劑增溶理論,某些表面活性劑在其濃度低于臨界膠束濃度CMC時對某些有機物(如正十六烷等)也具有增溶作用,但其相應的增溶機理尚未明了。另外,化學氧化法ISCO在近幾十年來被廣泛應用于土壤及地下水有機污染修復,特別是對氯代烴類污染物的處理,理解氯代烴分子結構對其氧化降解的影響,以及表面活性劑在其中的應用可行性具有重要意義。因此,本論文系統(tǒng)研究了低濃度表面活性劑對正十六烷的增溶行為,氯代烴分子結構對過硫酸鈉氧化降解反應的影響以及生物表面活性劑鼠李糖脂二糖脂diRL對過硫酸鈉氧化四氯乙烯PCE的影響。首先研究了表面活性劑SDBS和Triton X-100在位于CMC附近的低濃度范圍內對正十六烷的增溶作用以及相關的聚集體行為。結果表明表面活性劑在濃度低于CMC時對正十六烷有增溶作用,且正十六烷的增溶濃度隨表面活性劑濃度線性增大。SDBS在濃度低于CMC時的增溶能力強于其高于CMC時,與之相反,Triton X-100則在濃度低于和高于CMC時未呈現(xiàn)出明顯差異。DLS測定和冷凍透射電鏡(cryo-TEM)觀察結果顯示在表面活性劑濃度低于CMC時有聚集體形成,且DLS粒徑(d)隨表面活性劑濃度增加而減小。對于SDBS,聚集體zeta電位隨其濃度增大而減小,而對于Triton X-100,zeta電位則隨濃度增大而增大。SDBS在聚集體表面的表面過剩量(Г)先隨著SDBS在溶液中的單體濃度增大而急速增大,而后趨近于最大表面過剩量(Г_(max))。與之相反,對于Triton X-100,Г隨其濃度增加僅有少量的增大。通過比較Г和d,可知表面活性劑分子在聚集體表面的濃度對聚集體表面曲率有重要影響。本研究結果表明表面活性劑SDBS和Triton X-100在濃度低于CMC時基于聚集體形成的機理對正十六烷起增溶作用,預示著低濃度表面活性劑應用于有機污染場地修復的潛力。其次研究了室溫下過硫酸鈉對五種氯代烴(PCE,1,1,2-TCA,1,2-DCA,1,2-DCP,1,3-DCP)的氧化脫氯反應,并重點考察了反應速率與氯代烴分子結構的關系。結果表明過量過硫酸鈉氧化氯代烴的反應符合準一級動力學方程,準一級速率常數(shù)大小關系為:k_(PCE)k_(1,2-DCP)k_(1,1,2-TCA)k_(1,3-DCP)k_(1,2-DCA)。氯代烴中的不飽和鍵、氯取代基數(shù)目、位置、碳鏈長度等對反應速率均有影響,其中不飽和鍵的存在與否是最重要影響因素。對于具有相同氯取代基數(shù)目的飽和氯代烴,分子結構影響反應過程中形成的烷基自由基中間體反應活性,從而可能影響反應速率。1,2-DCP和1,3-DCP由于其可形成反應活性更大的伯烷基自由基中間體,其反應速率要大于1,2-DCA。該五種氯代烴均最終被過硫酸鈉完全氧化,氯取代基均被完全脫氯轉化為氯離子。最后研究了diRL反應體系中過硫酸鈉對PCE的氧化,并以PBS溶液和乙醇溶液反應體系做對比。結果表明diRL僅在濃度高于CMC時對PCE才有明顯的增溶作用,且PCE濃度與diRL濃度線性增加。乙醇對PCE有較強的增溶作用,較低濃度時,PCE的增溶濃度隨乙醇濃度而線性增加,而高濃度時,增溶濃度急速增大,增溶濃度與其濃度不成線性關系。在PBS溶液、diRL和乙醇溶液反應體系中,過硫酸鈉對PCE的氧化反應均符合準一級動力學方程,準一級速率常數(shù)按以下順序依次遞減:k_(PBS)k_(diRL)k_(ethanol)。diRL和乙醇對PCE的氧化反應均有抑制作用,并對PCE的反應歷程有重要影響,在diRL和乙醇溶液反應體系中,PCE均未被完全脫氯,而是形成了某種氯代中間產物。表明diRL和乙醇不利于與過硫酸鈉聯(lián)合應用于對有機污染物的修復中,盡管其分別能提高疏水性有機物在水溶液中的溶解度。本論文研究揭示了表面活性劑SDBS和Triton X-100在濃度低于CMC時對正十六烷的增溶機理以及氯代烴分子結構與其被過硫酸鈉氧化降解反應之間的關聯(lián),并探討了生物表面活性劑鼠李糖脂二糖脂diRL應用于采用過硫酸鈉作為氧化劑的ISCO法修復PCE污染場地中的可行性,為表面活性劑在有機污染場地修復中的經(jīng)濟應用及ISCO降解氯代烴污染物提供了理論基礎。
【關鍵詞】：疏水有機污染物 增溶 化學氧化 SDBS Triton X-100 鼠李糖脂 過硫酸鈉
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53;X523;O647.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第1章 緒論14-27
• 1.1 土壤地下水疏水性有機污染及修復14-22
• 1.1.1 土壤地下水疏水性有機污染概述14-17
• 1.1.2 表面活性劑強化含水層修復（SEAR）17-20
• 1.1.3 原位化學氧化修復（ISCO）20-22
• 1.2 表面活性劑概述22-26
• 1.2.1 分類與特性22-23
• 1.2.2 表面活性劑在界面的吸附表征23-24
• 1.2.3 增溶及影響因素24-26
• 1.3 本課題主要研究內容及意義26-27
• 第2章 低濃度表面活性劑SDBS及Triton X-100對正十六烷的增溶作用27-42
• 2.1 材料與方法27-31
• 2.1.1 試劑27-28
• 2.1.2 界面張力測定28
• 2.1.3 SDBS、Triton X-100對正十六烷的增溶28-29
• 2.1.4 聚集體粒徑及zeta電位的測定29-30
• 2.1.5 冷凍透射電鏡觀察聚集體形態(tài)30
• 2.1.6 增溶機理的理論分析方法30-31
• 2.2 結果與討論31-40
• 2.2.1 SDBS和Triton X-100的CMC、Γ_(max)和K31-32
• 2.2.2 SDBS和Triton X-100增溶正十六烷32-34
• 2.2.3 聚集體粒徑和zeta電位34-37
• 2.2.4 表面活性劑的分配及其與聚集體形成的關系37-40
• 2.3 小結40-42
• 第3章 四氯乙烯等氯代烴分子結構對過硫酸鹽氧化降解速率的影響42-50
• 3.1 材料與方法42-43
• 3.1.1 試劑42
• 3.1.2 序批氧化實驗42-43
• 3.1.3 分析方法43
• 3.2 結果與討論43-49
• 3.2.1 過硫酸鈉對氯代烴的氧化43-46
• 3.2.2 氧化反應動力學46-47
• 3.2.3 脫氯47-49
• 3.3 小結49-50
• 第4章 表面活性劑鼠李糖脂對過硫酸鈉氧化四氯乙烯的影響50-61
• 4.1 材料與方法50-53
• 4.1.1 試劑50
• 4.1.2 測定鼠李糖脂二糖脂（diRL）在PBS溶液中的CMC50-51
• 4.1.3 diRL增溶四氯乙烯PCE51
• 4.1.4 過硫酸鈉氧化diRL增溶態(tài)PCE51-52
• 4.1.5 分析方法52-53
• 4.2 結果與討論53-60
• 4.2.1 diRL在PBS溶液中的CMC53
• 4.2.2 diRL對PCE的增溶作用53-55
• 4.2.3 過硫酸鈉對增溶態(tài)PCE的氧化55-60
• 4.3 小結60-61
• 第5章 結論與展望61-63
• 5.1 結論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻63-70
• 附錄A 攻讀學位期間論文發(fā)表情況70-71
• 致謝71

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1 記者 羅佳e⊥ㄑ對，

本文編號：458464