表面活性剂在油污土壤修复中的应用浅析

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时间：2016-06-15 20:35:06

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表面活性剂在油污土壤修复中的应用浅析　　环保油污土壤是指在特定的环境条件下，土壤的石油类物质的含量超过其自净能力而造成土壤环境恶化的现象。在石油开采、炼制、贮运、使用过程中，井喷

　　环保油污土壤是指在特定的环境条件下，土壤的石油类物质的含量超过其自净能力而造成土壤环境恶化的现象。在石油开采、炼制、贮运、使用过程中，井喷、遗漏、输油管道泄漏、污染等事故频发，以及含油废水的排放、各种石油制品的挥发等导致严重的土壤石油污染。

　　针对石油污染土壤不同状况，国内外目前已经形成了一系列的土壤石油污染修复技术。按照起主导修复作用处理技术的不同，可以将现有土壤污染的修复技术简单地分为四大类，即物理修复方法、化学修复方法、生物修复以及综合修复方法。其在化学修复法中的清洗与淋洗技术和生物修复法中的微生物修复技术中，表面活性剂得到了广泛的应用。文中主要评述表面活性剂在油污土壤修复中的研究和应用进展。

　　1、油污土壤修复中表面活性剂的种类和特点

　　根据表面活性剂在油污土壤修复中的来源不同，可将表面活性剂分为合成表面活性剂和生物表面活性剂。合成表面活性剂经常用于修复油污土壤中作为渗透剂，多为阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。非离子表面活性剂如OP、TW－80、平平加、AEO－9等，阴离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠SLS、AES等。而阳离子表面活性剂因为增溶作用差、对生物有毒性、容易吸附在土壤上造成残留而受到局限。

　　生物表面活性剂是在一定培养条件下，微生物、植物或动物产生的具有表面活性的天然产物及其衍生物。其中微生物产生的生物表面活性剂占绝大部分，依据化学组成和微生物来源可分为糖脂、脂肽和脂蛋白、脂肪酸和磷脂、聚合物等几大类。生物表面活性剂化学结构复杂，单个分子占据的空间较大，清洗石油的效率远高于合成表面活性剂，生物表面活性剂还具有高效、无毒、抗菌、经济和无二次污染等优点，同时具有更好的环境相容性、更高的起泡性，在极端温度、pH、盐含量下具有更好的选择性和专一性;结构多样，适用于特殊领域。因此，生物表面活性剂是油污土壤修复技术表面活性剂研究和使用的重点和热点。

　　2、表面活性剂在油污土壤修复中的作用机理

　　2．1在油污土壤淋洗和洗涤中的机理

　　油污土壤化学修复法主要是淋洗技术，该技术在近几年得到了一定的实际应用，分为原位淋洗和异位淋洗，原位淋洗是通过在污染的场地利用注射井向土壤中注入含有表面活性剂的淋洗剂，靠淋洗剂的自身重力或是外界力使淋洗剂向下渗透与污染物发生化学反应。含污染物的溶剂可以通过提取井的方式回收，经处理达标后排放。异位淋洗是将污染土壤进行挖掘后运输到指定的污染土壤处理厂，污染土壤和淋洗液按照一定的固液比混合放入淋洗反应器，通过搅拌等外力的辅助作用让污染土壤和淋洗液发生化学反应。待土壤中的污染物由固相转移到液相时，可将液体通过自然蒸发或液体重力渗透分离。处理后的土壤再运回到受到污染的原场地进行回填，含有污染物的淋洗液则经过处理达标后排放或回收。

　　油污土壤清洗是使土壤中的污染物转移到液相，并将处理后的土壤进行回填、废液处理后外排或回用的方法。主要包括:油污土壤的挖掘、油污土壤的清洗修复处理、污染物的固液分离、残余物质的处理处置和最终土壤处置等5个步骤。

　　在油污土壤的淋洗和洗涤中使用淋洗剂和洗涤剂均是水和表面活性剂的溶液。表面活性剂因为其具有亲水亲油的两亲性特点，本身具有降低油水界面张力的能力，表面活性剂分子在土壤和水以及油和水界面间大量聚集，降低接触面界面张力，使土壤和油的接触角增大，土壤对油产生的吸附力减小，提高石油的迁移能力，可使水润湿土壤和油的表面界面张力的降低使得吸附在土壤上的油滴从土壤表面分离。Urum等研究发现，污染物去除率在位于表面活性剂CMC附近时达到最大，认为是因为界面张力降低起主要作用。

　　增溶现象是表面活性剂形成胶束的一种特殊作用，是对亲油物质的一种溶解过程，增溶量随着胶束体积增大而增多，增溶现象发生在CMC临界胶束浓度以上。Chang等研究发现，表面活性剂浓度大于CMC时对污染物去除作用有明显的提升，认为增溶作用起主要作用。Zhu等发现，增溶作用与污染物本身以及表面活性剂性质有很大关系。国内外一些研究者对柴油等难降解污染物的增溶作用进行研究，发现了表面活性剂用量对污染物增溶的影响规律。