【摘 要】
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表面活性剂淋洗修复重金属污染土壤已被证明为一种有效的土壤修复方法之一。由于此技术存在着表面活性剂与污染物分离困难、成本高、且易造成二次污染等问题,因此较难应用于大范围的规模化使用。研究者提出采用开关表面活性剂溶液代替常规表面活性剂溶液作为淋洗液,淋洗液在土壤中的迁移流动易受到孔道效应影响,淋洗液难以全面覆盖整个污染区域,从而导致淋洗液的浪费和淋洗效率的降低。基于此,本文采用开关表面活性剂泡沫代替开
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表面活性剂淋洗修复重金属污染土壤已被证明为一种有效的土壤修复方法之一。由于此技术存在着表面活性剂与污染物分离困难、成本高、且易造成二次污染等问题,因此较难应用于大范围的规模化使用。研究者提出采用开关表面活性剂溶液代替常规表面活性剂溶液作为淋洗液,淋洗液在土壤中的迁移流动易受到孔道效应影响,淋洗液难以全面覆盖整个污染区域,从而导致淋洗液的浪费和淋洗效率的降低。基于此,本文采用开关表面活性剂泡沫代替开关表面活性剂溶液作为淋洗液淋洗修复污染土壤,以提高淋洗液对污染土壤的淋洗修复效率。本研究选取Cu、Cd作为污染土壤中的重金属代表,同时选取CO2/N2的开关型表面活性剂N’十二烷基-N,N-二甲基乙脒基碳酸氢盐（DDAB）、常规生物表面活性剂皂素、有机酸柠檬酸作为淋洗剂,进行震荡洗脱实验和土壤柱淋洗实验,探索淋洗剂溶液对污染土壤环境中Cu、Cd的淋洗修复效果,研究淋洗液体系的最佳洗脱条件和最佳复配比,同时研究了单一淋洗剂和复配淋洗剂对Cu、Cd污染土壤的淋洗修复效果及DDAB的CO2/N2开关响应性能。通过电导率实验和表面张力变化实验。结果表明:DDAB具有良好的CO2/N2可逆转换特性,可实现开关表面活性物质在活性态与非活性态之间的可逆转换,因而提高其有效利用率。此外,论文进一步将淋洗液体系由溶液形态转变为泡沫形态应用于土壤的淋洗修复,与DDAB溶液淋洗修复效率进行对比,选取的DDAB浓度为0.001 mol·L-1,结果表明:DDAB溶液、DDAB泡沫分别对Cd的累积淋洗去除率为10.5%、23.6%,泡沫形态淋洗液的淋洗效率明显高于溶液形态淋洗液的淋洗效率。对震荡洗脱实验条件进行优化,最终选取最佳柠檬酸浓度为0.04mol·L-1、皂素质量分数为5%、柠檬酸与皂素最佳体积比为1:5、溶液p H为8。在此条件下,柠檬酸对Cu、Cd的洗脱去除率分别为60%、46%;皂素对Cu、Cd的洗脱去除率分别为35%、34%;当柠檬酸浓度为0.04mol·L-1、皂素质量分数为5%、其体积比为1:5时,Cu、Cd的洗脱去除率分别为61%、48%;当柠檬酸浓度为0.04 mol·L-1、皂素质量分数为5%、柠檬酸与皂素最佳体积比为1:5、p H为8时,Cu、Cd的洗脱去除率分别为74%、63%。此外,进一步讨论当淋洗液体系由溶液形态转变为泡沫形态后应用于污染土壤的淋洗修复,结果表明:皂素溶液、皂素泡沫对Cu的累积淋洗去除率分别为23.6%、34.2%;皂素溶液、皂素泡沫对Cd的淋洗去除率分别为24.4%、32.6%,表明泡沫形态淋洗液的淋洗效率明显高于溶液形态淋洗液的淋洗效率。在选取最佳柠檬酸浓度为0.04 mol·L-1、皂素质量分数为5%、柠檬酸与皂素最佳体积比为1:5、p H为8、DDAB浓度为0.001 mol·L-1的条件下,进行一系列的土柱淋洗实验。结果表明:当DDAB与柠檬酸复配时,DDAB与柠檬酸复配溶液、DDAB与柠檬酸复配泡沫对Cu的累积淋洗率分别为41.2%、56.7%;DDAB与柠檬酸复配溶液、DDAB与柠檬酸复配泡沫对Cd的累积淋洗率分别为35.9%,40.7%。对比之下得到柠檬酸、DDAB复配淋洗液体系的整体淋洗修复效果最佳,其淋洗液淋洗土壤中Cu、Cd的量均随累积体积数的增大而逐渐增加,当其复配溶液淋洗土壤柱时,其作用方式表现为协同作用,体系淋洗液由溶液转变为泡沫时,泡沫淋洗液对Cu、Cd淋洗效率明显增大,表明复配表面活性剂体系泡沫淋洗效率高于溶液淋洗效率。从复配体系淋洗废液的电导率变化实验结果分析,DDAB复配体系淋洗液在淋洗通过污染土壤柱后,其淋洗废液仍然具有良好的CO2/N2可逆转换特性,可实现开关表面活性剂物质在活性态与非活性态之间可逆转换。
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