有机污染土壤修复表面活性剂淋洗液的回收处理方法

陈波 夏建萍 阮建军

（1.3杭州市余杭区环境保护局 浙江杭州 311100 2中国新型建材设计研究院 浙江杭州 310003）

1 表面活性剂

1.1 表面活性剂的定义及特点

表面活性剂具有亲水、亲油和特殊吸附特性，少量加入就能显著降低溶表(界)面张力。表面活性剂分子同时含有极性的亲水基和非极性的亲油基两部分结构。亲水基与水分子作用而使表面活性剂引入水相，同时亲油基与水分子相排斥，与弱极性或非极性分子作用，使表面活性剂分子引入油相(溶剂)。表面活性剂溶于水后，在低浓度下以单分子状态分散在水中或吸附在界面上的，随着其浓度增加，界面逐渐被表面活性剂占满，为保持在水中的稳定，表面活性剂开始靠分子间引力而相互聚集，形成胶束，浓度达到临界胶束浓度(CMC)以后，会形成胶团，增溶作用才明显表现出来。这些性质对有机污染物和重金属污染物的环境化学行为和生物有效性有很大影响。

1.2 表面活性剂在有机污染修复中的应用

多环芳烃(PAHs)等有机物具有毒性及致癌性，它们残留在土壤和水体中造成的有机污染已经成为严重的环境问题。有机污染物在环境中迁移转化的一个重要因素就是水溶性。我们常将微溶于水的有机污染物称为非水相液体(nonaqueousphaseliquids，NAPLs)，NAPLs的迁移过程受到其本身物理化学性质、土壤性质，渗漏条件等很多因素控制，通过滞留、溶解、挥发等过程对空气、水体以及土壤造成污染。而表面活性剂能使NAPLs的溶解度显著增大。Sanchez-Camazano等[1]研究了阴离子表面活性剂SDS对土壤中莠去津的洗脱作用，结果显示当表面活性剂浓度低于CMC时，SDS仅能增强高有机质含量土壤上莠去津的洗脱去除作用；当SDS浓度高于CMC时，对所有土壤中的莠去津的脱附作用都有所增强，增强能力取决于土壤有机质含量的大小。表面活性剂通过增溶作用影响有机污染物的迁移转化，兼具洗脱效率高和修复时间短的优点，从而能够很好地应用于有机污染土壤和地下水修复，已引起广泛关注。

2 表面活性剂回收技术

表面活性剂增效洗脱修复的运营成本往往由于表面活性剂化学品的成本而增加近50%，这在经济可行性上是难以接受的。目前回收再利用表面活性剂的方法包括胶束增强超滤法，混凝沉淀法，泡沫分离法，溶剂萃取法，光化学处理法和吸附法等。

2.1 胶束增强超滤法

超滤技术主要以超滤膜的高渗透性分离溶液中的溶质和溶剂，溶剂或相对分子质量小的物质可透过膜，而各种可溶性大分子和胶体被截留。胶束增强超滤法(MEUF)即利用表面活性剂的胶束粒子来吸附水中尺寸过小的有机分子或增溶有机物，使有机胶束无法通过超滤膜而被截留，从而实现分离并可以从截留物中回收表面活性剂。Bhat等[2]利用MEUF去除水体中甲酚和CPC胶束，结果表明由于极性高的有机溶质与胶束之间的吸引作用，极性高的溶质倾向于溶解在胶束表面附近。另一方面疏水性溶质则更大程度地溶解于胶束内部。在胶束增强超滤法中，分离之后的表面活性剂胶束需要通过盐沉淀和萃取法使有机物从胶束上解析，从而达到回收再利用表面活性剂的目的。

2.2 混凝沉淀法

混凝沉淀法是加入混凝剂将水中的胶体粒子和微小悬浮物聚集起来，通过沉淀之后过滤到达分离的目的。低浓度的表面活性剂在水体中主要以分散和吸附在胶体颗粒表面两种形式存在，所以可以选择合适的药剂处理水中的表面活性剂。AK.Vanjara等[3]在含CPC的水体中加入CuCl2作为混凝剂，认为在水体中加入与表面活性剂电性相反的离子可以很容易沉淀表面活性剂，达到较好的回收效果。混凝沉淀法回收表面活性剂成本较低，而且工艺成熟，但是药剂用量大，对表面活性剂的回收效率不高，需要与其他方法联用才能达到完整的回收目的。而且在实际操作中容易产生大量的废渣与污泥，只适合作为表面活性剂废水的预处理工艺。

2.3 泡沫分离法

泡沫分离法是向待处理的废水中通入压缩空气产生大量的气泡.使废水中的表面活性剂优先吸附于分散相和连续相的界面处，并随气泡的浮力上升至水面富集形成泡沫层，除去泡沫层与液相主体分开，即可将表面活性剂从水中分离出来进行回收。

泡沫分离法在我国也已有工程应用的实例，田兆君等[4]采用泡沫分离结合混凝沉淀法处理含表面活性剂的煤矿井水，表面活性剂的平均去除率达到90.1%，完全达到了废水排放标准。然而泡沫分离法对有机污染物去除率较低，尤其对于高浓度表面活性剂废水的处理效果更差，适合处理低浓度表面活性剂废水。

2.4 溶剂萃取法

溶剂萃取又称液液萃取或抽提。在表面活性剂与有机污染物混合物中加入与有机物不相混溶（或稍相混溶）的选定的溶剂，利用其组分在溶剂中的不同溶解度而达到分离或提取目的，适合于去除难挥发性有机污染物，同时回收表面活性剂。Dal-Heui Lee等[5]使用连续柱萃取方式，使用己烷以及二氯甲烷作为萃取剂从阴离子表面活性剂二苯基氧化物二磺酸盐(DOSL)与甲苯和1,2,4-三氯笨混合液中回收表面活性剂。结果显示萃取剂流速为30mL/min时，甲苯和1,2,4-三氯笨被去除98%所需时间为5小时，能够有效地与表面活性剂分离，并且回收的表面活性剂可以重复使用，认为连续柱萃取法对于回收表面活性剂是经济可行的。

2.5 吸附法

吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理表面活性剂与有机污染物混合液，污染物的一种或几种组分在分子引力或化学键力的作用下，被吸附在固体吸附剂表面，从而达到污染物分离的目的，并回收被吸附的表面活性剂。

从土壤洗涤液中回收表面活性剂的主要要求是吸附的污染物具有高选择性。常用的吸附剂主要有吸附树脂、活性炭、硅藻土、高岭土、膨润土等。常温下活性炭对表面活性剂废水处理效果较好，Garcia MT[6]研究了污水处理厂的活性碳对表面活性剂的吸附作用，发现活性碳对表面活性剂吸附作用随着LAS中烷基链长度的增加而加强；而且水的硬度明显增强了活性炭中LAS的吸附作用，可以促进在高表面活性剂浓度和钙浓度的条件下的协同吸附作用。活性炭吸附的缺点是再生能耗大，且再生后吸附能力有不同程度的降低，限制了其应用。天然的粘土矿物如膨润土价格低廉，再生能力好，吸附容量大，应用广泛。孙晓慧等[7]研究了有机膨润土对CPC、SDBS、TX-100的吸附性能及影响因素，结果显示Na基膨润土对阳离子表面活性剂CPC的吸附去除效果最好。我国膨润土资源十分丰富，总蕴藏量大于70×108 t，居世界首位。因此研究膨润土对表面活性剂的吸附行为和机理，能为表面活性剂废水中回收表面活性剂提供一条有效途径。

[1]Sanchez-Camazano M.A.，Sacchez-Martin M.J.，Rodriguez-Cruz M.S.Sodiumdodecyl sulphate-enhanced desorption of atrazine：Effect of surfactant concentration and of organic matter content of soils[J].Environ.Sci.Technol.，2000，34(7)：1305-1310.

[2]S.N.Bhat，G.A.Smith，E.E.Tucker，S.D.Christain，J.F.Scamihorn，Solubilization of cresols by 1-hexadecylpyridinium chloride micelles and removal of cresols from aqueous streams by micellar enhanced ultrafiltration，Ind.Eng.Chem.Res.26(1987)1217.

[3]AK.Vanjara，S.G.Dixit.Recovery of cationic surfactant by using precipitation method.Separations Technology，6(1996)：91-93.

[4]田兆君，王德明，任万兴等.表面活性剂矿井水的处理.煤炭学报，2009，6：827-831.

[5]D.H.Lee，Robert D，D.J.Kim.Surfactant recycling by solvent extraction in surfactant-aided remediation.Separation and Purification Technology，27(2002)：77-82.

[6]Garcia MT，Compos E，Dalmau M，elal.Structure-activity relationships for association of linear alkylbenzene sulfonates with activated sludge[J].Chempsphere，2002，49(3)：279-286.

[7]孙晓慧，卢瑛莹，陈曙光等.膨润土对复合污染中表面活性剂的吸附及机理.环境科学，2007，28(4)：838-842.