水电技术|表面活性剂-土壤淋洗及土地生物堆置添加

水电之家讯：表面活性剂-土壤淋洗及土地生物堆置添加

表面活性剂增效修复技术已成为一种非常有潜力的有机物土壤污染修复技术，它主要是利用表面活性剂溶液对疏水性有机污染物的增溶作用来促进吸附在土壤粒子上的有机污染物解吸及溶解、并最终迁移出土壤环境，使土壤得以修复。在生物堆置修复污染土壤技术中，必要时加入适量表面活性剂，可使微生物分散并促进生长。

国内外学者在表面活性剂对多环芳烃污染土壤修复方面已经进行了不少有意义的研究和探索。但是已有的研究主要集中在传统表面活性剂，而传统表面活性剂往往具有毒性、二次污染、价格高等问题，因此寻找经济、有效、环保的新型表面活性剂将成为未来应用表面活性剂修复多环芳烃污染土壤的研究热点及重点。新型双子表面活性剂与生物表面活性剂因其高效性、环境友好性等特点被广泛关注，双子表面活性剂和生物表面活性剂对有机物的增溶效率比传统表面活性剂高。

双子表面活性剂(Gemini surfactant)是一类具有特殊分子结构的表面活性剂，其分子是由联结基团(spacer)通过化学键连接两个表面活性剂单体的离子头基构成的。因为其结构的特殊性从而使其具有特殊的微观结构形态;具有特殊的用途，可用于合成中孔结构的模板、进行特殊化学分离等;对头基上连接两个不同表面活性剂单体的双子表面活性剂，最近研究表明它兼具有两种表面活性剂的性质。

与传统表面活性剂不同，双子表面活性剂中含有至少两个以上亲水基团(离子头基或极性基团)和两个以上疏水基团(碳氢链、碳硅链或碳氟链)，并在亲水基团处或靠近亲水基团的疏水基团处由连接基团以化学键相联接。如果联接集团在原理亲水基团处，甚至在疏水基团末端，则变为另一种表面活性：双头表面活性剂。

研究发现，这种两亲分子在结构上与一种天然生物细菌-阿卡菌的膜脂分子结构项次。通过对这类生物膜结构进行分析，发现构成这种细菌细胞膜的主要成分具有20～40个碳的类异二烯链连接两个极性头的结构。由于这种细菌能够在高温、高盐度、强酸等严酷环境中生存。

双子表面活性剂与传统表面活性剂相比具有更大的表面活性(更易吸附于表面、更易聚集形成胶束)，主要是由体系的熵推动引起的。且并联双子表面活性剂的表面活性剂要优于串联的。

新型表面活性剂

为提高柠檬酸修复土壤重金属离子的能力，设计合成新型绿色柠檬酸基表面活性剂柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺，结果表明，新型绿色柠檬酸基表面活性剂的临界胶束浓度低于柠檬酸，其稳泡力、起泡力及亲水亲油平衡值优于柠檬酸。

柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺合成原理：用已合成的柠檬酰氯和二乙烯三胺于冰浴下反应1h后发生酰化，再经滤干燥即制得黄色的固体产物柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺，产率可达90%。反应式为：

经改性的柠檬酸基表面活性剂的亲水性得到明显改善，其原因是柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺的化学结构中含有N原子，引入了更多的孤电子对，更易与H2O形成氢键，增强了其亲水性，即柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺的水溶性优于柠檬酸。

另外，测得柠檬酸的起泡与稳泡高度分别为13.8和10.6mm，高于柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺的起泡与稳泡高度(14.2mm和11.3mm)，即改性后的柠檬酸基表面活性剂优于未改性的柠檬酸，且水溶性试验表明改性后的柠檬酸基表面活性剂更易溶于水。改性后柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺对Pb2+和Cd2+ 去除率优于未改性柠檬酸，且柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺对Cd2+离子的去除效果高于Pb2+离子。当柠檬酸-1-酰胺二乙烯三胺的质量分数为5.5%，pH为3，振荡时间10h，Ca2+离子浓度为0.4mol˙L-1时，可达到对Pb2+和Cd2+ 最大去除率，分别为98.59%和69.25%。