[发明专利]一种用于地下环境PCE污染修复的增溶材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种用于地下环境PCE污染修复的增溶材料及制备方法，增溶材料以合成的非离子型聚醚改性三硅氧烷表面活性剂为主材料，与异丙醇、氯化钠、水按比例制成混合溶液，利用其形成的界面膜的超低界面张力，包裹疏水性氯代烃如四氯乙烯，与四氯乙烯自发形成稳定的微乳体系，实现氯代烃污染物水中表观溶解度的增大。本发明以三硅氧烷表面活性剂替代传统的碳氢表面活性剂，与助表面活性剂、盐、水制备的混合溶液作为增溶材料与传统碳氢表面活性剂溶液或其混合复配溶液相比，增溶量更大；本发明可用于修复地下水体、土壤的氯代烃污染，应用广泛。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种针对地下环境中氯代烃污染物的高效增溶材料及其合成方法，特别涉及一种用于地下环境PCE污染修复的增溶材料及制备方法。

背景技术

目前，氯代烃被广泛用作干洗剂、金属脱脂溶剂、冰箱制冷剂等。然而，由于生产、使用、储存和不适当的处置，氯代烃会通过挥发、泄露、废水排放、农药使用等途径进入环境中，成为大气、土壤及水体的主要污染源。其中，四氯乙烯(Tetrachloroethylene，PCE)是一种难降解的有机化学品，无色带有香味，透明，易挥发，密度比水大，具有较低的水溶解度和较高的界面张力，属于重质非水溶相液体(Dense Non-aqueous Phase Liquid,DNAPL)。进入土壤及地下水环境后，由于其吸附性和稳定性会长期驻留在环境中，造成长期污染。因此，探索和开发高效的氯代烃污染的修复技术，对于保护生态环境、促进人类健康具有重要意义。

表面活性剂增效修复技术，被广泛认为是有效去除DNAPL的方法，此方法是利用表面活性材料的增溶或增流作用，可以提高疏水性有机污染物在水相的溶解度或流动性，继而去除污染物，达到修复的目的。现有研究和工程修复中，常选用非离子型或阴离子型表面活性剂溶液作为增溶材料，如十二烷基硫酸钠(SDS)、吐温80(Tween 80)等。选用阴离子型表面活性剂作为增溶材料，虽然在地下应用时吸附损失小，但受到krafft点限制，在地下低温环境中，易失去表面活性。非离子型表面活性剂虽然在地下环境中会造成吸附损失，但其耐低温性均普遍优于阴离子型表面活性剂。但是，单一非离子型或阴离子型表面活性剂溶液作为增溶材料，或其混合溶液作为增溶材料，增溶能力均有限。

表面活性剂、助表面活性剂、盐溶液可与油相之间自发形成透明的分散体系，即微乳液。微乳液是一种热力学稳定的体系，具有适宜的有机微环境，相较表面活性剂溶液，胶束尺寸更大，可为油相提供更大的存储空间，有很强的增稳增溶特性，有望获得比表面活性剂溶液更好的增溶效果。因此，如选择可适用于地下低温环境的非离子型表面活性剂，且与助表面活性剂、盐、水的混合溶液一起能够与污染物油相自发形成微乳体系，则该混合溶液作为增溶材料将对地下环境的氯代烃污染物具备更好地增溶潜力。

在众多表面活性剂中，硅氧烷表面活性剂是以硅氧烷为疏水基团，取代碳氢表面活性剂中的碳氢链，聚氧乙烯链、羧基、酮基、氨基、环氧基等其他基团为亲水基构成的表面活性剂。与碳氢表面活性剂疏水基团的的疏水骨架及亚甲基相比，硅氧烷表面活性剂疏水基团的硅氧烷骨架柔性大，甲基呈伞形结构铺展于油/水界面，具备紧密的界面排列、高表面活性、优异的润湿性、疏水基团空间大、环境友好的优点，且无毒副作用。并且，由于三硅氧烷本身的支链化结构可以提高界面表面活性，减少尾链的重叠，具有较强的空间位阻，因此以三硅氧烷表面活性剂为主材料形成的微乳体系，其微乳液液滴之间的絮凝作用减弱，更有利于形成稳定的微乳液。现硅氧烷表面活性剂在纺织、塑料、农用助剂、化学品、医药、汽车等方面广泛使用，有报道将合成的有机硅双封端表面活性剂应用于驱油的研究，但尚未见到硅氧烷类表面活性剂应用在氯代烃污染物修复中的研究。

目前，针对氯代烃污染物的增溶材料，多为碳氢表面活性剂，或其混合复配的溶液，鲜有增溶材料与污染物形成微乳体系的报道。中国专利CN 102601110A，公开了一种修复四氯乙烯土壤污染的装置及方法，使用单一及混合表面活性剂SDS、Tween 80作为对PCE的增溶试剂，进行土柱冲洗。但是，其选用的最优混合表面活性剂配比对PCE的增溶效果虽较单一表面活性剂溶液的增溶效果好，但未超过PCE水中溶解度2个数量级，增溶能力有限。