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表面活性剂胶束溶液与不同金属离子相互作用机理的研究 吕建晓王栋周集体(大连理工大学环境科学与工程系大连116024) 摘要表面活性剂溶液在使用或处理过程中，经常由于天然水体中存在的金属离子 或使用的絮凝荆中所含的金属离子种类或浓度的不同，而表现出不同的性能或处理效果。 本研究根据阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)胶束溶液与几种常见的金属离子溶 作用的机理。结果表明，在SDS一鹏(S04)3体系中，吸附电中和作用是主要的絮凝沉淀 机理，当加入的铝盐过量时，SDS与～形成溶液络合物，使沉淀溶解，溶液重新澄清；在 SDS—Fecl3及SDS—PAC体系中，吸附架桥作用是主要的絮凝沉淀机理，在实验范围内 观察不到沉淀溶解的现象；在SDS—CaCl2体系中，主要是由Ca(DS)2的溶度积效应导致 的结晶沉淀；而在SDS—MgCl2体系中，实验范围内观察不到混浊、沉淀的现象。所得结 论一方面可为研究表面活性剂溶液的各种应用，开发新型的耐硬水的表面活性荆提供重 要参考；另一方面也有助于开发出适于处理该类废水的高效复合絮凝荆。 关键词 阴离子表面活性村金属离子相互作用机理 1前言 表面活性剂科学是胶体与界面科学中的一个重要领域，简单的表面活性剂分子通过其特殊的两亲分 子结构，可以显著改变体系的界面状态，从而产生一系列特殊的性能，因此广泛应用于工业、农业以及日常 生活中Ⅲ。目前我国生产的表面活性剂多属于阴离子型表面活性剂，它们和天然水体中的金属离子混合 后易形成沉淀，这在一定程度上限制了其应用【2】。为解决此问题，必须对表面活性剂胶束溶液与金属离子 之间的相互作用进行详细探讨。 另一方面，表面活性荆被使用后，大部分会形成乳化胶体状物质随着废水排人自然界，造成水体起泡、 产生毒性；环境中的难溶性物质，也有可能通过表面活性剂所形成的胶束中的非极性碳氢链的携带作用在 水中进行传递和转移，使得表面活性剂成了目前重要的难溶性有机物向环境转移的载体。表面活性剂的 污染及其治理问题已引起了环境化学和环境工程学科的密切关注【3．4】。表面活性剂废水利用生物法处 理，效果比较理想，但表面活性剂的生物降解要求在较低浓度下进行，因为高浓度的表面活性剂会降低微 生物的活性，不仅抑制自身的降解，而且对其它污染组分的降解也有强烈的抑制作用【5】，故实际工艺中往 往采用絮凝等物理化学方法对其先进行预处理，降低表面活性剂含量与00D，然后再进行生物降解L4J。 此外，对高浓度的表面活性剂废水，也可采用絮凝等方法来进行回收利用。但是，由于表面活性剂废水成 分复杂，特别是由于高浓度有机物的存在，使得该类废水的絮凝过程也较为复杂，故需要对该类废水的絮 凝机理进行详细研究，明确各种絮凝剂与废水中各组分的具体作用，从而找出相应的最佳絮凝剂配方及絮 凝条件哺Jo 鉴于以上原因，本研究以阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)为代表，探讨了此类表面活性剂胶 结论一方面可为研究表面活性剂溶液的各种应用，开发新型的耐硬水的表面活性剂提供重要参考；另一方 面也有助于开发出适于处理该类废水的高效复合絮凝剂。 2材料与方法 2．1实验药品 实验中用到主要药品见表1。 ·--一248·-—一 表1主要实验药品 实验中用到的聚合氯化铝(PAc)是本实验室根据文献方法【73自制的。用数字自动滴定管在剧烈搅拌 的情况下将250ml1．0mol／l的NaOH溶液缓慢滴人1000ml0．1mol／l的～C13溶液中，滴定完毕后再继续 制滴定过程中所用的试剂时，使用的去离子水必须煮沸以去除溶解的C02。滴定前后测得溶液的oH值 分别为3．455和4．221。 制得的PAC溶液在滴定结束时略呈混浊，但熟化放置1—2天后变澄清。这与文献报道u)一致。 (沉淀)的含量，分别为：12．47％。60．32％及27．21％。 2．2实验设备 实验中用到的主要设备见表2。 表2主要实验设备 望旦盐!焦廑!Q：Q!全巳旦望焦2曼业皇塑塑望旦!!QQ坠!箜垦!堕!型翌塑堡里塑坠鱼： 扫描电镜(分辨率：3．5nm) JSM一5600LV 日本电子光学公司 2．3实验方法 度，仅改变金属盐的浓度。 实验时，先将所需量的SDS