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开关表面活性剂对土壤及地下水中多环芳烃污染的增效修复研究进展

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环境科学研究 2022年第8期35卷 1925-1934页

作者：代朝猛童汪凯胡佳俊段艳平涂耀仁赖小莹刘曙光李继香同济大学土木工程学院上海200092 上海大学生命科学学院上海200444 上海师范大学环境与地理科学学院上海200233 天津大学管理与经济学部天津300072 中国科学院上海高等研究院上海201210 中国科学院大学北京100049

开关表面活性剂在环境中主要应用于处理土壤及地下水系统中疏水性有机污染物,污染物多环芳烃(PAHs)是目前其应用研究的热点.本文详细阐述了开关表面活性剂对土壤及地下水中PAHs污染的可逆增效机理,增效机理基于开关表面活性剂胶束形态... 详细信息

开关表面活性剂在环境中主要应用于处理土壤及地下水系统中疏水性有机污染物,污染物多环芳烃(PAHs)是目前其应用研究的热点.本文详细阐述了开关表面活性剂对土壤及地下水中PAHs污染的可逆增效机理,增效机理基于开关表面活性剂胶束形态的改变;汇总了常用于土壤及地下水PAHs污染修复的三类开关型表面活性剂,通过比较光开关型、CO_(2)/N_(2)开关型和氧化还原开关型在开关前后的表面活性理化指标来解释其微观调控特征,认为微观调控基于其响应基团发生化学反应;重点总结了这三类开关表面活性剂在改变表面张力的可逆性与对PAHs增溶的可逆性上具备的优缺点;阐述了开关表面活性剂在实际应用中可能受很多外界因素的影响,并重点关注温度、pH、无机离子和土壤矿物对其的影响.今后需通过一定规模的野外场地试验,探究多种环境因素动态耦合对开关表面活性剂增溶PAHs的影响机制,厘清在环境因素动态耦合下不同调控方式与分离效率之间的关系,为筛选适合不同环境的开关表面活性剂提供理论数据支撑.

关键词：开关表面活性剂胶束多环芳烃(PAHs) 增溶地下水土壤

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开关表面活性剂的研究进展

日用化学工业 2009年第3期39卷 191-195页

作者：秦勇纪俊玲么士平汪媛彭勇刚江苏工业学院化学化工学院江苏常州213164 中国化工集团公司油气总公司北京100080

综述了近年来开关表面活性剂的研究进展。重点介绍了酸碱、电化学、光、CO2及离子等新型化学开关表面活性剂的作用机理,阐明了不同开关表面活性剂的性能与潜在应用领域,最后指出了开关表面活性剂存在的问题、发展方向和应用前景等。

关键词：开关表面活性剂 pH开关光开关电化学开关 CO2开关

CO2开关表面活性剂对典型多环芳烃的可逆增溶作用研究

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CO2开关表面活性剂对典型多环芳烃的可逆增溶作用研究

作者：何姗姗昆明理工大学

学位级别：硕士

表面活性剂增效修复(SER)是最有效的修复有机污染土壤方法之一,但SER技术受表面活性剂分离与回收利用技术及运行成本的制约,很难大规模使用。开关表面活性剂在表面活性剂分离与回收利用阶段,可通过刺激开关表面活性剂的功能性基团来控... 详细信息

表面活性剂增效修复(SER)是最有效的修复有机污染土壤方法之一,但SER技术受表面活性剂分离与回收利用技术及运行成本的制约,很难大规模使用。开关表面活性剂在表面活性剂分离与回收利用阶段,可通过刺激开关表面活性剂的功能性基团来控制胶束的形成与解散,从而提高污染物与表面活性剂的分离与回收,降低SER技术的应用成本。本文旨在研究C02开关表面活性剂的可逆特性及其对典型多环芳烃(PAHs)的可逆增溶,以解决SER技术中的关键问题。研究内容主要包括：(1)CO2开关表面活性剂十二烷基四甲基胍(DTMG)的合成与表征;(2)DTMG与十二烷基四甲基胍碳酸盐(DTMG-CO2)的可逆性质;(3)DTMG与十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对典型PAHs的增溶作用;(4)阳离子-非离子混合表面活性剂体系(DTMG·CO2/Tween80)对典型PAHs的增溶作用。得出以下主要结论：(1)DTMG的1H NMR与13C NMR谱图分析结果与实际结构相吻合;通过分析DTMG表面活性剂在不同状态下的表面张力及pH值,得出DTMG表面活性剂具有良好的可逆变换能力,且仅需25min即可完成一次可逆循环。(2) DTMG-CO2对PAHs具有显著增溶作用,增溶大小顺序为芘>菲>葸,这与PAHs的辛醇/水分配系数(Kow)及胶束/水分配系数(Kmc)有关,Kow越大,憎水性越强,Kmc也就越大,增溶效果也越显著;在80℃下通入N2后,DTMG·CO2解体生成DTMG,表面活性降低,对芘、菲、蒽的摩尔增溶比分别下降79.6%、69.5%、69.1%,若再通入CO2其增溶能力仍可恢复。表面活性剂由DTMG·CO2活性态到DTMG非活性态时,会释放PAHs.在表面活性剂浓度低时,PAHs释放率较大,而随着表面活性剂浓度的增加,PAHs释放率逐渐降低;在同一浓度下表面活性剂对三种目标污染物的释放率与其增溶能力成反比。(3) DTMG·CO2表面活性剂与常规表面活性剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)相比,具有较好的增溶能力,存在良好的应用前景。(4)不同质量配比的DTMG·CO2/Tween80混合表面活性剂体系对芘都能产生显著的增溶效果,在质量比为3：7时对芘的增溶效果最佳。DTMG·CO2/Tween80(3:7)混合表面活性剂体系对PAHs也具有显著的增溶作用,增溶大小顺序为芘>菲>蒽,在浓度为1000mg/L时水中芘、菲、蒽的溶解度分别增大96.4、35.7、32.5倍;混合表面活性剂体系对蒽、菲、芘的协同增溶作用分别为相同浓度单一阳离子与非离子表面活性剂增溶量之和的1.2、1.05和1.3倍。研究表明表面活性剂DTMG可通过CO2/N2来实现对PAHs增溶-释放循环控制,即在活性态时形成胶束增溶PAHs,非活性态时解散胶束释放PAHs,且DTMG·CO2与DTMG之间可发生可逆转换,胶束解散后的DTMG单体溶液又可通过通入CO2进行逆向调控,恢复增溶活性,重新形成胶束,循环使用,从而达到再生的目的,解决SER技术中存在的关键问题。

关键词：十二烷基四甲基胍开关表面活性剂多环芳烃增溶作用

基于电化学开关表面活性剂Fc12的PAHs污染土壤可逆泡沫增强修复

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基于电化学开关表面活性剂Fc12的PAHs污染土壤可逆泡沫增强修复

作者：胡晶昆明理工大学

学位级别：硕士

开关表面活性剂除了具有常规表面活性剂的基本性质,还含有某些可响应基团,通过外界刺激这些基团,即可调控表面活性剂性质发生改变,且这种改变具有可逆性,基于开关表面活性剂的性质,提出可逆泡沫增溶修复有机污染土壤的新思路。本文以二... 详细信息

开关表面活性剂除了具有常规表面活性剂的基本性质,还含有某些可响应基团,通过外界刺激这些基团,即可调控表面活性剂性质发生改变,且这种改变具有可逆性,基于开关表面活性剂的性质,提出可逆泡沫增溶修复有机污染土壤的新思路。本文以二茂铁类开关表面活性剂N,N-二甲基二茂铁甲基十二烷基溴化铵(Fc12)为主要研究对象,研究了其表面性质及电化学可逆特性;探讨了此开关表面活性剂对多环芳烃(PAHs)的增溶解吸规律及其泡沫性能的转变;将二茂铁类开关表面活性剂与常规表面活性剂按不同比例混合,电化学调控以实现混合体系对PAHs的增溶解吸和泡沫性质的改变;试图筛选出此表面活性剂及混合体系的最佳复配比例,对PAHs污染土柱进行泡沫淋洗,分离回收表面活性剂溶液,以证实开关表面活性剂泡沫可逆增溶修复有机污染土壤技术的可行性。研究成果如下:(1)使用铂金板法测得所合成Fc12的临界胶束浓度(CMC)值为0.7 mmol/L,将Fc12溶液氧化后,表面张力增加;将氧化态Fc12溶液再次还原后,表面张力值与原始状态时的值接近,即电化学氧化还原反应可以使Fc12溶液发生电化学可逆转化。使用循环伏安法研究了Fc12的电化学行为,峰值电位差为260 m V,峰值电流比为1.2,表明该表面活性剂具有良好的电化学可逆特性。(2)当表面活性剂浓度在CMC值以上时,Fc12对三种PAHs的增溶顺序为芘>菲>苊,其分配作用与PAHs在辛醇/水中的分配系数(K)具有良好的线性关系。经过电化学氧化后,表面活性剂溶液对芘、菲、苊的解吸率分别为78%、81%和62%,整体呈现较好的解吸效果。比较还原态和氧化态Fc12表面活性剂溶液的起泡性和泡沫稳定性,还原态Fc12的起泡性和泡沫稳定性显著强于氧化态的,表明将Fc12溶液氧化,可以有效降低泡沫性能。(3)Fc12-CTAB、Fc12-皂素混合体系的CMC值均低于Fc12的,且电化学氧化/还原处理仍可以对混合溶液的表面活性产生影响。综合比较不同比例Fc12混合体系在电化学调控下对PAHs的增溶效果和解吸效果以及溶液泡沫性能变化,得到最佳混合体系为Fc12-CTAB(4:6)、Fc12-皂素(3:7)。(4)使用0.015 mol/L Fc12及Fc12-CTAB(4:6)、Fc12-皂素(3:7)溶液分别作为起泡剂,淋洗PAHs污染土柱。随着淋洗时间的增加,对芘、菲淋洗率也逐渐增大,淋洗率顺序为Fc12-CTAB(4:6)>Fc12-皂素(3:7)>Fc12,Fc12及其混合体系对PAHs污染土壤体现出良好的修复效果。对淋洗后的混合溶液进行电化学处理后,其对芘、菲的淋洗率相比于一次淋洗率有所下降,但依然表现出具有增溶修复作用,表明通过电化学调控可以实现淋洗后表面活性剂与污染物的分离回收及循环使用。

关键词：开关表面活性剂电化学 PAHs污染土壤可逆增溶泡沫淋洗

脒基CO2/空气开关表面活性剂的合成与应用研究

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脒基CO2/空气开关表面活性剂的合成与应用研究

作者：万乐平江南大学

学位级别：硕士

表面活性剂具有降低界面张力,在溶液内部可形成胶团等性质,因此被广泛应用于石油开采、矿物浮选、乳液聚合、纺织印染、食品加工等行业。然而,在某些应用中,只要求表面活性剂在某一阶段起作用,过程结束需分离去除。大多数传统表面活性... 详细信息

表面活性剂具有降低界面张力,在溶液内部可形成胶团等性质,因此被广泛应用于石油开采、矿物浮选、乳液聚合、纺织印染、食品加工等行业。然而,在某些应用中,只要求表面活性剂在某一阶段起作用,过程结束需分离去除。大多数传统表面活性剂在应用中难于分离回收,使用完后直接被排放,这不仅浪费资源,还影响环境。开关表面活性剂可利用开关基团,使分子在人们需要的过程才具有表面活性,从而解决上述问题。含脒基CO/空气开关表面活性剂由于开关反应温和、无毒,因此更具有优越性。本课题首先用两种方法合成N’-长链烷基-N,N-二甲基乙基脒:一种方法是用缩醛与脂肪伯胺反应;另一种方法是用氨基酰氯与酰胺反应。本课题重点研究了氨基酰氯与酰胺的反应,考察了反应温度、配比和时间对反应的影响。本课题研究了脒基CO/空气开关表面活性剂的表面性能,并用脒基CO/空气开关表面活性剂分别配制胶束和反胶束两种软模板合成CdS量子点,合成结束向体系中通入空气并加热至65℃使体系破乳,能通过简单的离心、洗涤操作得到纳米粒子,从而避免了传统表面活性剂胶束的繁琐破乳过程。合成的CdS量子点通过TEM、HRTEM、XRD、UV-vis和荧光等进行表征,结果证明以脒基CO/空气开关表面活性剂制备的软模板可合成粒径在10nm以下的CdS量子点。

关键词：开关表面活性剂 CdS量子点软模板脒基

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开关表面活性剂及其应用研究进展

应用化工 2008年第4期37卷 438-441页

作者：李英杰田森林宁平昆明理工大学环境科学与工程学院云南昆明650093

综述了开关表面活性剂的开关增溶机理、特性及影响开关因素的研究进展,指出开关表面活性剂不但具有常规表面活性剂的增溶、降低表面张力、乳化、起泡、润湿等作用,而且通过CO2/空气、电化学、光化学、温度、酸碱等"开关"的控制,实现了... 详细信息

综述了开关表面活性剂的开关增溶机理、特性及影响开关因素的研究进展,指出开关表面活性剂不但具有常规表面活性剂的增溶、降低表面张力、乳化、起泡、润湿等作用,而且通过CO2/空气、电化学、光化学、温度、酸碱等"开关"的控制,实现了表面活性剂与疏水性有机物很好的分离。并就开关表面活性剂在实际中的应用前景进行了简要的介绍。

关键词：开关表面活性剂疏水性有机物可逆变换应用

十二烷基四甲基胍CO_2开关表面活性剂的性能研究

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日用化学品科学 2009年第11期32卷 18-22页

作者：秦勇纪俊玲汪媛丁璇江苏工业学院化学化工学院江苏常州213164

合成并表征了十二烷基四甲基胍(DTMG),研究了其可逆性能。结果表明,DTMG能与CO2形成离子化合物,可以选用CO2为开关控制其溶液的表面活性。向DTMG的溶液中通入CO2或加热CO2饱和的DTMG溶液,溶液的碱性以及表面张力等性质能可逆变化。该表... 详细信息

合成并表征了十二烷基四甲基胍(DTMG),研究了其可逆性能。结果表明,DTMG能与CO2形成离子化合物,可以选用CO2为开关控制其溶液的表面活性。向DTMG的溶液中通入CO2或加热CO2饱和的DTMG溶液,溶液的碱性以及表面张力等性质能可逆变化。该表面活性剂形成的乳液和泡沫亦能通过CO2在稳定与不稳定之间可逆变化。另外,通过简单的指示剂酚酞,由溶液的状态能够很容易用肉眼观察到:红色代表无表面活性,而无色则指示具有表面活性。该表面活性剂在工业领域具有重要的应用价值。

关键词：开关表面活性剂 CO2 可逆乳液可逆泡沫

十二烷基四甲基胍CO2开关表面活性剂的性能研究

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十二烷基四甲基胍CO2开关表面活性剂的性能研究

叔胺与环烷酸自组装开关表面活性剂制备稠油乳状液

全国印染助剂行业研讨会暨江苏省印染助剂情报站第25届年会

作者：秦勇纪俊玲汪媛丁璇江苏工业学院化学化工学院

合成并鉴定了十二烷基四甲基胍(DTMG),研究了其可逆性能.结果表明,DTMG能与CO形成离子化合物,因此可以以CO为开关控制其溶液的表面活性.向DTMG的溶液中通入CO或加热CO饱和的DTMG溶液,溶液的碱性、表面张力等性质能可逆变化.该表面活性... 详细信息

合成并鉴定了十二烷基四甲基胍(DTMG),研究了其可逆性能.结果表明,DTMG能与CO形成离子化合物,因此可以以CO为开关控制其溶液的表面活性.向DTMG的溶液中通入CO或加热CO饱和的DTMG溶液,溶液的碱性、表面张力等性质能可逆变化.该表面活性剂形成的乳液和泡沫亦能通过CO在稳定与不稳定之间可逆变化,另外,通过简单的指示剂酚酞,溶液的状态能够很容易由肉眼观察到:红色代表无表面活性,而无色则指示具有表面活性.该表面活性剂在工业领域具有重要的应用价值.

关键词：开关表面活性剂 CO2 可逆乳液可逆泡沫

来源： cnki会议评论

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