[发明专利]一种用于氯代烃污染物高效增溶的阴离子型Gemini表面活性剂溶液的制备及使用方法

说明书

本发明涉及一种用于氯代烃污染物高效增溶的阴离子型Gemini表面活性剂溶液的制备及使用方法，合成的乙二醇双马来酸正癸醇双酯磺酸盐Gemini表面活性剂(GS‑10)溶于水后在浓度高于临界胶束浓度条件下形成带负电的胶束，疏水性氯代烃如TCE、PCE进入胶束从而使水中污染物表观溶解度增大；本发明可以优选的用于地下水表面活性剂原位冲洗技术修复含水层中残余态氯代烃污染物，应用广泛。

技术领域

本发明属于表面活性剂技术领域，具体涉及一种原位表面活性剂，特别涉及一种对氯代烃污染物有高效增溶能力的阴离子型Gemini表面活性剂溶液的制备及使用方法，将制备的表面活性剂溶于水后形成水溶液可以有效提高疏水氯代烃污染物在水中的溶解度。

背景技术

地下水是我国饮用水的主要来源，随着工农业的发展，地下水有机污染问题也越来越严重。氯代烃作为脱脂剂、清洗剂以及工业合成的中间体被广泛应用，因此在世界各地地下水调查中氯代烃污染物的检出率极高。大多数氯代烃如三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)，它们的密度高于水，水中溶解度低，毒性大且不易降解，属于重质非水相液体(DNAPLs)。这类污染物进入地下环境后受重力作用向含水层迁移并且被截留在含水层介质中。

抽出-处理技术是最常用的有机污染场地修复技术，该技术可以有效去除含水层中自由相的氯代烃污染物，但无法将介质中截留和吸附的残余态氯代烃去除，从而产生“拖尾”和“反弹”现象。因此，在场地中使用抽出-处理技术后针对地下含水层中残余态氯代烃污染物常使用表面活性剂冲洗技术，向受污染的地下含水层中注入表面活性剂溶液，在污染带下游将地下水和淋洗液抽出，表面活性剂溶液通过增加氯代烃在水中的溶解度将残余态污染物去除。

现有的研究和工程修复中常选用非离子和阴离子表面活性剂作为冲洗剂，如吐温80、曲拉通100、十二烷基硫酸钠(SDS)等。但现使用的表面活性剂在修复中均存在一定缺陷，如非离子表面活性剂增溶效果优异，但因形成的胶束为电中性导致其在电负性的地下含水层中有较大的吸附损失；阴离子表面活性剂在地下含水层中吸附损失较小，但由于其较高的临界胶束浓度导致其需要较高的用量才可以达到较好的增溶效果。因此，具有高效的增溶能力的同时而又不易吸附在含水层介质上的表面活性剂更适用于表面活性剂原位冲洗技术。

Gemini型表面活性剂是一种由两个双亲分子经联结基团联接而成的新型表面活性剂。相比于分子结构中只有1个亲水基和1个亲油基的传统表面活性剂，Gemini型表面活性剂分子结构中有2个亲水基和2个亲油基，其中两个单体靠化学键相连使得离子头基端的排斥力大大削弱。这种作用使得Gemini型表面活性剂分子在界面或分子聚集体中能紧密排列，从而有效降低表面张力，使得其临界胶束浓度低于传统表面活性剂。Gemini型表面活性剂溶于水后在高于其临界胶束浓度时在水中形成内部疏水的胶束，将其水溶液注入含有残余态疏水氯代烃污染物的含水层时，疏水氯代烃进入胶束内部从而提高其在水中的溶解量，实现增溶。这种被胶束包裹的疏水氯代烃可以像溶解相一样随水溶液流动和传输，从而将残余态氯代烃污染物从含水层中冲洗去除。

目前，磺酸盐型阴离子Gemini表面活性剂的研究与制备，已出现相关专利和报道，专利CN105435706公开了一种联接链含醚氧键的磺酸盐型阴离子双子表面活性剂，其以对苯二酚、溴代烷烃、二溴烷烃(或二溴代聚二元醇)和氯磺酸为原料，经两步取代反应和磺化反应三个步骤制备一类联接链含醚氧键的磺酸盐型阴离子双子表面活性剂。专利CN101554569公开了一种阴离子型Gemini表面活性剂及合成方法，以脂肪酸、氯磺酸、为原料，乙二胺作间隔集团合成了一系列阴离子型Gemini表面活性剂。但是，上述专利中合成材料耗费时间较长且磺化步骤中均使用氯磺酸作为磺化剂，氯磺酸是一种遇潮可能发生爆炸的危险品，合成操作中密封性要求较高，且存在一定风险。与此同时，目前报道的磺酸盐型阴离子Gemini表面活性剂主要侧重于提高纯度并研究产物表面张力这种基本性质，增溶效果未进行研究，主要用于石油开采领域用于驱油，还未应用于修复地下含水层中疏水氯代烃污染。因此寻找耗时更短，操作过程更为简便安全的制备方法，并且针对实际应用环境特点研究产品的性能具有更加实际的应用意义。

发明内容