基于绿色表面活性剂联合多相抽提技术去除土壤中有机污染物的性能研究

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近年来,随着工业化进程的加快,土壤污染问题越来越突出,其中有机污染物不仅毒性大,降解慢,对土壤乃至整个生态系统的安全造成严重威胁,寻求能够有效治理土壤中有机物污染的技术已经迫在眉睫。近年来,应用表面活性剂修复土壤污染的技术和前景引起人们的广泛关注。表面活性剂能够通过脱附以及增溶作用实现对有机污染物的高效去除,但目前多数表面活性剂降解困难,在去除有机污染物时容易对环境造成二次污染,并且表面活性剂溶液仅适用于高渗透性土壤,对低渗透性土壤中的有机污染物去除效率不高。因此研究利用表面活性剂去除土壤中有机污染物的微观机制,并基于绿色表面活性剂体系研发高效修复有机污染土壤的技术具有深远的意义。本论文采用易降解的绿色表面活性剂形成增溶能力优异的复合体系,以水基泡沫作为工作流体,提高表面活性剂在土壤中的波及效率,并结合多相抽提技术,实现对土壤中有机污染物的高效去除,不仅具有突出的技术创新性,也有一定的理论意义。本论文通过考察对有机污染物的增溶能力及泡沫性能,确定了采用绿色环保型的阴-非离子型表面活性剂作为泡沫剂,利用表面活性剂复配提高体系的泡沫稳定性和对有机污染物的增溶能力,并采用石英砂做为模拟土壤,探究了表面活性剂复配体系联合多相抽提技术对石英砂中吸附芘的去除效率,取得了很好的效果,表明该技术具有巨大的优势和广阔的应用前景。本论文对模拟土壤中利用表面活性剂复配体系联合多相抽提技术去除有机污染物的研究所取得的认识,为有机污染土壤修复技术的创新提供依据和指导。本论文主要分为以下三个部分:第一章主要是对土壤有机物污染现状以及现有修复技术进行总结。以表面活性剂作为处理剂以及多相抽提技术修复土壤中的有机污染物具有广阔的应用前景及意义。第二章主要是考察了绿色环保型非离子表面活性剂烷基葡萄糖苷(APG)、阴离子表面活性剂十三烷醇聚醚-4-羧酸钠(AEC)及其复配体系的泡沫性质以及对代表性有机污染物增溶能力。表征了该复配体系的泡沫性质,包括泡沫的动态稳定性、静态稳定性,结合动态表面张力以及泡沫液膜的粘弹性及微硬度的测定,探讨了泡沫稳定机制。研究表明,复配体系的泡沫稳定性相比单一的阴离子表面活性剂的泡沫稳定性进一步增强,这主要是由于阴离子表面活性剂AEC极性基间静电排斥作用使得表面活性剂分子在气液界面的排列变稀疏,而与非离子表面活性剂复合体系中分子在界面共吸附,降低了静电排斥作用,使得表面活性剂在气液界面的吸附更为紧密,泡沫液膜的强度变强,泡沫稳定性随之增强。第三章利用自行设计的实验装置探究了采用表面活性剂水基泡沫联合多相抽提技术去除模拟土壤介质中的有机污染物芘的去除效率。探讨了表面活性剂复配体系的浓度、表面活性剂的复配比例、表面活性剂复配体系的溶液用量、复配体系的pH、泵的抽提速率、通气速率等对去除效率的影响,结果表明,利用表面活性剂复配体系形成的水基泡沫作为工作流体,联合多相抽提技术,对有机污染物芘的去除效率可达到85%以上。通过利用表面活性剂复配体系对有机污染的模拟土壤进行修复,研究结果揭示了表面活性剂水基泡沫体系在去除土壤中有机污染物方面的应用前景。总之,本文研究表明,采用绿色表面活性剂联合多相抽提技术能够实现对有机污染物的高效去除,可取得良好的修复效果,并且避免了对环境再次产生污染,具有重要的应用前景。
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