以砂箱研究微乳液整治受疏水性化合物污染之土壤-昆山科技大学.pdfVIP

以砂箱研究微乳液整治受疏水性化合物污染之土壤 計畫主持人 泣奉華 崑山科技大學環境工程系 摘 要 本計畫是以自行設計之砂箱來研究界面活性劑和微乳液整治受疏水性化合物污染之石英 砂，主要目的為將過去一維的管柱實驗擴增為 二維的連續式砂箱實驗，比較二種淋洗液對受 多環芳香烴化合物(anthracene)污染石英砂的整治效果。奈米級微乳液是以界面活性劑與植物 油透過超音波破碎機震盪製備而得，而界面活性劑是採用 SDS稀釋製成。研究內容包含：(1)界 面活性劑對受污染之石英砂中的 PAH 污染團的移動位置與時間之關係研究，並脫附率的計算 、(2) 微乳液在靜態實驗中對受污染石英砂中之 PAH之脫附研究實驗。結果顯示脫附率與石 英砂中吸附之PAH的濃度有關；濃度愈高，脫附率也愈高，從 1000 ppm anthracene 10 ml (10mg) 注入量的14%脫附率上升至 1500 ppm anthracene 10ml注入量的28% ，但受限於實驗的淋洗液的 使用量，時間設計為 40分鐘，污染團的移動仍未完全從砂箱被去除，且發現污染團的移動方 向與流線一致。微乳液的脫附實驗中，意外發現微乳液有將污染團帶往上層的現象，有助於 淋洗液的抽取處理。 關鍵詞：土壤整治、疏水性化合物、界面活性劑、微乳液、砂箱實驗 一、前言 過去數年所申請之國科會研究計畫皆著重於管柱實驗，而 本研究計畫擴展過去的研究結 果和經驗，將管柱淋洗實驗擴展於應用淋洗法 於砂箱實驗，整治受疏水性化合物污染之土壤 ；並期以現有之地下水模式模擬污染物傳輸和整治之情況。砂箱將原本線性的污染物傳輸延 伸為面的傳輸，所牽涉的問題也從固定參數值轉變為隨空間而變化的參數，如流速隨砂箱的 深度而不同，甚至孔隙率也隨深度而增加。問題的複雜性增加，但也更接近真實的地下水污 染整治所可能面臨的情況。 土壤中之疏水性有機污染物(HOCs)因其低溶解度，往往造成生物整治上的困難，加上被 吸附之有機污染物與液相間質傳效率差，故使 得使用生物降解法的效率不彰。使用淋洗法時 ，淋洗液的選擇是重要影響因子，且大量淋洗液的後續處理和其脫附經濟效益不佳是目前施 用淋洗法於實場整治的普遍瓶頸。 傳統淋洗法會藉由單一界面活性劑以增加 HOCs在水中的溶解度，而達到加速土壤污染整 治的效率。界面活性劑已廣泛應用於土壤污染整治，其可降低疏水性化合物與水的表面張力 ，提高水中溶解度。當界面活性劑的濃度達臨界微胞濃度(CMC)時，會形成微胞，有利於疏 水性物質的重新分配 (partition) ，其能產生溶液除固相、水相之外的第三相微胞相，微胞球體- 的外圍為親水相，而球中心的部分為疏水相，故能增加 HOCs從水相進入微胞內之疏水相，因 而增加HOCs在水中的溶解度，稱之為 apparent solubility 。若能提高微胞中疏水相之疏水性， 將有利於HOCs的脫附。 從由分子結構的角度思考， HOCs分子架構中，以苯環為其基本單元，又土壤/底泥中的 有機質具有許多苯環的結構，兩者的親和力高，而整治的概念即為增加 HOCs的親水性，就能 減少其與土壤有機質親和力，增加水中溶解度，可提升萃取效率。 混合界面活性劑已被證實能增加整治的效率，二種界面活 性劑混合後能降低形成微胞所 1 之 CMC值，因而提高微胞數量，造成系統中第三相的濃度增加，也意謂著增加 apparent solubility ，故可提高整治效率。 二、文獻回顧 2-1 界面活性劑影響吸持之有機化合物的脫附 地下水污染若僅以抽取處理系統 (pump-and-treat)進行整治其成效太慢，添加界面活性劑 能降低非水溶相液體和水之間的表面張力，提升 apparent溶解度，因