離子型化合物對(duì)菲吸附解吸影響研究.pdf

1、本論文系統(tǒng)研究了一系列離子型化合物,氯化鈉、有機(jī)酸五氯酚、4種有機(jī)堿(正己胺、三甲胺、苯胺、1-萘胺)、陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、陽離子表面活性劑十二烷基三甲基氯化胺(DDTMA)、溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)在不同水化學(xué)條件下對(duì)菲在天然地質(zhì)吸附劑上吸附解吸的影響,此外還對(duì)氯化鈉、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑存在時(shí)對(duì)菲在人工碳納米材料上吸附的影響規(guī)律進(jìn)行了初步研究。主要研究結(jié)果包括:(1)隨pH降低,五氯酚吸附顯著增

2、加,而菲的吸附受pH影響較??；五氯酚在純菲晶體顆粒上的吸附遠(yuǎn)強(qiáng)于在土壤天然有機(jī)質(zhì)上的吸附能力；pH為8時(shí),五氯酚抑制菲的吸附,除了競(jìng)爭(zhēng)疏水點(diǎn)位抑制吸附外,水溶液中高濃度五氯酚與菲分子形成二聚物,也是造成菲吸附降低的因?yàn)?；pH為5和3時(shí),五氯酚對(duì)菲的吸附有一定促進(jìn)作用,因?yàn)榉肿討B(tài)的五氯酚在溶液中形成二聚物的能力較差,而且以極性端吸附的五氯酚可以通過π-π作用促進(jìn)菲的吸附；低濃度菲對(duì)五氯酚吸附?jīng)]有明顯影響,高濃度菲促進(jìn)五氯酚吸附,因?yàn)楦邼舛?/p>

3、吸附態(tài)菲通過π-π作用為五氯酚提供了更多的疏水吸附點(diǎn)位。(2)以陽離子形態(tài)存在的有機(jī)堿的吸附能力強(qiáng)于以分子形態(tài)存在的有機(jī)堿,而當(dāng)有機(jī)堿的存在形態(tài)相同時(shí),其疏水性越強(qiáng)吸附能力越強(qiáng)；以陽離子形態(tài)存在的有機(jī)堿可以促進(jìn)菲的吸附,如正己胺促進(jìn)菲的吸附,但當(dāng)有機(jī)堿的溶解性強(qiáng),疏水性弱,吸附能力弱,且沒有長的疏水烷基鏈時(shí),其對(duì)菲的吸附則沒有明顯促進(jìn)作用,如三甲胺；當(dāng)以分子形態(tài)存在的有機(jī)堿疏水性很強(qiáng)時(shí),如1-萘胺,能夠競(jìng)爭(zhēng)菲的吸附點(diǎn)位,從而抑制菲的吸附

4、,而當(dāng)以分子形態(tài)存在的有機(jī)堿的疏水性很弱時(shí),如苯胺,則不能有效的競(jìng)爭(zhēng)菲的吸附點(diǎn)位,對(duì)菲的吸附不產(chǎn)生影響；極性分子1-萘胺抑制非極性分子菲的吸附,而菲對(duì)1-萘胺的吸附?jīng)]有明顯影響。(3)不同類型表面活性劑的吸附規(guī)律不同,其對(duì)菲吸附的影響也有不同的規(guī)律。DDTMA濃度較低時(shí),鹽度增加抑制DDTMA吸附；而高濃度DDTMA的吸附隨著鹽度增加而增強(qiáng)。SDBS的吸附隨著鹽度增加顯著增強(qiáng)；表面活性劑濃度較低時(shí)對(duì)菲的增溶作用不顯著,當(dāng)達(dá)到臨界膠束濃度

5、(CMC)之后,表面活性劑對(duì)菲的增溶作用隨著表面活性劑濃度增加迅速增加。鹽度增加使得表面活性劑CMC值降低,對(duì)菲的增溶作用大大增強(qiáng)；陰離子表面活性劑抑制菲的吸附,且抑制作用隨鹽度增加而增強(qiáng)；陽離子表面活性劑促進(jìn)菲的吸附,且促進(jìn)作用隨鹽度增加而增強(qiáng),這些現(xiàn)象不能僅僅通過鹽析效應(yīng)來解釋,而是因?yàn)辂}度增加降低了表面活性劑CMC,增加了膠束聚集程度,從而改變了表面活性劑對(duì)菲的界面過程的影響。(4)菲在納米碳管上的吸附能力很強(qiáng),遠(yuǎn)高于其在沉積物顆

6、粒上的吸附,而且吸附等溫線呈現(xiàn)高度非線性,菲在單壁納米碳管上吸附能力強(qiáng)于多壁納米碳管；SDBS和DDTMA都抑制菲在納米碳管上的吸附,抑制程度隨表面活性劑濃度增加而增加,隨菲濃度增加而減弱；SDBS和DDTMA的存在使菲在納米碳管上吸附非線性減弱,NaCl的加入促進(jìn)菲在納米碳管上的吸附,但對(duì)菲在納米碳管上的吸附非線性沒有明顯影響。(5)DOM是一種天然的表面活性劑,可以形成膠束聚集體。DOM濃度低于CMC時(shí),以單體存在,導(dǎo)電能力強(qiáng),而當(dāng)

7、DOM聚集成膠束時(shí),即濃度大于CMC時(shí),導(dǎo)電能力下降；當(dāng)DOM濃度低于臨界膠束濃度時(shí),對(duì)菲的溶解度沒有明顯影響,但DOM濃度達(dá)到CMC后對(duì)菲有顯著的增溶作用,而繼續(xù)增加DOM濃度,對(duì)菲的溶解度增加變緩,這是因?yàn)樵诟邼舛葧r(shí),DOM膠束結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；DOM濃度較低時(shí),沉積物顆粒對(duì)其吸附強(qiáng),隨著DOM濃度增加,由于吸附接近飽和,沉積物顆粒繼續(xù)吸附DOM的能力減弱；隨DOM濃度增加,在一定程度上抑制了菲的吸附。(6)研究了陰離子表面活性劑SDB

8、S對(duì)沉積物中菲和芘的解吸作用,結(jié)果表明:SDBS對(duì)芘的增溶作用比菲強(qiáng),但由于芘的疏水性強(qiáng),更難于解吸,SDBS對(duì)芘的解吸率低于對(duì)菲的解吸率:SDBS對(duì)菲和芘的解吸率與菲和芘的初始濃度無關(guān),隨SDBS濃度增加而增加,菲和芘的解吸率不受另一個(gè)多環(huán)芳烴存在的影響；菲和芘在固-水-表面活性劑三相中的分配關(guān)系為:隨著SDBS濃度增加,固相中菲和芘所占比例逐漸降低；而菲和芘在表面活性劑相所占比例逐漸增加,尤其是當(dāng)溶液中表面活性劑濃度達(dá)到CMC后,菲

9、在表面活性劑相所占比例顯著增加；在達(dá)到表面活性劑臨界膠束濃度之前,菲在水相中的濃度基本保持不變,這意味著固相中菲減少的量主要轉(zhuǎn)移到表面活性劑相中了,而不是水相中；當(dāng)表面活性劑平衡濃度達(dá)到CMC后,水相中的菲所占比例下降,說明這時(shí)表面活性劑相容納菲的能力相當(dāng)強(qiáng),使得固相和水相中菲的比例都顯著減少,菲大量進(jìn)入到表面活性劑相中；另外菲在三相中的比例及其變化規(guī)律與菲的初始染毒濃度無關(guān)。(7)研究了菲的不可逆吸附行為,結(jié)果表明:菲在不同天然地質(zhì)吸