新型表面活性劑改性粘土治理赤潮研究.pdf

1、論文以四種新型的表面活性劑——兩種吉米奇表面活性劑：雙烷基聚氧乙烯基三季銨鹽(DPQAC)、三烷基聚氧乙烯基三季銨鹽(TPQAC)；兩種烷基多糖苷季銨鹽：C8烷基多糖苷季銨鹽(C8AGQAC)、C12烷基多糖苷季銨鹽(C12AGQAC)為改性材料對(duì)粘土進(jìn)行有機(jī)改性。主要進(jìn)行了四方面的研究工作：四種新型表面活性劑在兩種粘土上的吸附改性行為及其影響因素；四種表面活性劑改性粘土對(duì)四種赤潮藻生長(zhǎng)的影響和滅殺去除作用及其作用機(jī)理；四種改性粘土對(duì)赤

2、潮藻的去除動(dòng)力學(xué)研究；有機(jī)改性劑及改性粘土對(duì)兩種養(yǎng)殖生物毒性狀況以及在治理赤潮過(guò)程中引起的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)。本論文在實(shí)驗(yàn)室前人研究的基礎(chǔ)上，首次將四種新型的“綠色”表面活性劑用于赤潮治理研究中，取得了一些可取的研究成果，為進(jìn)一步將有機(jī)改性粘土應(yīng)用于赤潮治理中提供了理論依據(jù)。 一、論文首次研究了兩種吉米奇表面活性劑(DPQAC、TPQAC)、兩種烷基多糖苷季銨鹽(C8AGQAC、C12AGQAC)在高嶺土和膨潤(rùn)土上的吸附情況，考察了其

3、飽和吸附量及其影響因素。 1、DPQAC、TPQAC在兩種粘土上的吸附速率都很快，在兩分鐘之內(nèi)幾乎就能夠達(dá)到吸附平衡，二者在兩種粘土上的吸附都符合曲線形式的雙表面Langmuir吸附等溫線，飽和吸附量較大，在蒸餾水介質(zhì)中烷基鏈多的TPQAC在高嶺土上的平均飽和吸附量大約為78mg/g，而在膨潤(rùn)土上的平均飽和吸附量大約為224mg/g；烷基鏈少的DPQAC在高嶺土上的平均飽和吸附量大約為17mg/g，而在膨潤(rùn)土的平均飽和吸附量大約

4、為64mg/g。在海水介質(zhì)中TPQAC在高嶺土上的平均飽和吸附量大約為260mg/g，而在膨潤(rùn)土的平均飽和吸附量大約為1060mg/g，在海水介質(zhì)中有利于吸附作用進(jìn)行，飽和吸附量升高。 2、C8AGQAC、C12AGQAC在兩種粘土上的吸附速率也很快，在開(kāi)始的2分鐘吸附最快，基本達(dá)到平衡，在兩種粘土上的吸附都符合直線型的單表面Langmuir吸附等溫線，相對(duì)兩種吉米奇表面活性劑來(lái)說(shuō)烷基多糖苷季銨鹽的飽和吸附量比較小，蒸餾水介質(zhì)中

5、烷基鏈長(zhǎng)的C12AGQAC在高嶺土上的飽和吸附量約為14gmg/g，在膨潤(rùn)土上的飽和吸附量為328mg/g,烷基鏈短的C8AGQAC在高嶺土上的飽和吸附量約為9.9mg/g，在膨潤(rùn)土上的飽和吸附量為14.8mg/g。同樣在海水介質(zhì)中有利于吸附作用進(jìn)行，飽和吸附量升高。 3、紅外分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)季銨鹽改性后的粘土都在2925-2928cm-1處出現(xiàn)了由烷基的不對(duì)稱伸縮振動(dòng)引起的特征吸收峰，在2854cm-1處出現(xiàn)了由烷基的對(duì)稱伸縮振動(dòng)

6、引起的特征吸收峰，而在1465-1468cm-1處都出現(xiàn)了由于季銨陽(yáng)離子的烷基C-H鍵彎曲振動(dòng)引起的特征吸收峰，證明在改性膨潤(rùn)土的過(guò)程中陽(yáng)離子的交換反應(yīng)確實(shí)發(fā)生了。 二、論文首次研究了DPQAC、TPQAC、C8AGQAC、C12AGQAC在低濃度時(shí)對(duì)赤潮藻的生長(zhǎng)的影響和高濃度時(shí)對(duì)其滅殺作用；經(jīng)四種改性劑改性后的有機(jī)粘土對(duì)赤潮藻的去除作用。 1、吉米奇表面活性劑中烷基鏈多的TPQAC對(duì)赤潮藻的滅殺效果要好于DPQAC，在

7、濃度大約1mg/L時(shí)就能夠嚴(yán)重影響赤潮藻的生長(zhǎng)，濃度升高到2mg/L左右時(shí)就能夠在短時(shí)間內(nèi)滅殺赤潮藻；經(jīng)兩種吉米奇表面活性劑改性后的粘土具有很好的去除赤潮藻的能力，濃度在20-30mg/L時(shí)對(duì)赤潮藻去除率就能夠達(dá)到90％左右，而原土在這個(gè)用量時(shí)對(duì)赤潮藻的去除率只有10-20％，大大提高了粘土治理赤潮的效果，減少了粘土的用量，解決了大量噴灑粘土造成的淤渣過(guò)多的問(wèn)題。 2、兩種烷基多糖苷季銨鹽C8AGQAC、C12AGQAC的用量在

8、1-1.5mg/L時(shí)能夠嚴(yán)重抑制三種赤潮藻的生長(zhǎng)，在用量為1.5-2.5mg/L時(shí)都能在24小時(shí)內(nèi)滅殺赤潮藻。經(jīng)這類表面活性劑改性后的粘土具有很好的絮凝沉降赤潮藻的能力，能夠與藻細(xì)胞形成較大的絮團(tuán)，有利于去除沉降藻細(xì)胞。另外，使用這類表面活性劑改性后的粘土用量在50mg/L時(shí)對(duì)赤潮藻的去除率就達(dá)到90％以上，而原土在此用量時(shí)對(duì)赤潮藻的去除率只有20％左右，大大提高了其去除率，降低其用量。 三、論文首先對(duì)兩種不同的沉降動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方

9、法進(jìn)行了比較，然后對(duì)上述四種有機(jī)改性粘土對(duì)赤潮藻的去除沉降動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，詳細(xì)考察了粘土的種類、用量，改性劑用量以及體系的pH值對(duì)絮凝沉降速率的影響。 1、對(duì)兩種不同的沉降動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法——分光光度計(jì)法和活體熒光計(jì)法進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：用分光光度計(jì)法進(jìn)行沉降動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有機(jī)粘土對(duì)赤潮藻的絮凝沉降符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式；而用活體熒光計(jì)法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，絮凝沉降模式更加符合雙曲線型沉降動(dòng)力學(xué)模式。另外，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)活體熒光計(jì)法避免了用分光光度

10、計(jì)測(cè)定時(shí)由于有機(jī)粘土的加入導(dǎo)致透光率的大幅度變化，很好地排除了粘土沉降的影響，更能夠準(zhǔn)確地反映絮凝沉降的實(shí)質(zhì)。 2、經(jīng)四種新型的表面活性劑改性后的粘土在相同的用量條件下C12烷基多糖苷季銨鹽改性粘土對(duì)錐狀斯氏藻的沉降速率最快，粘土的種類、用量，有機(jī)改性劑的用量和體系的pH值都能夠影響赤潮藻的絮凝沉降速率，其中以有機(jī)改性劑用量的變化影響最大。 四、論文首次以日本對(duì)蝦仔蝦和黑褐新糠蝦為標(biāo)志性生物，研究了四種粘土改性劑對(duì)養(yǎng)殖生

11、物的毒性情況以及改性后的有機(jī)粘土在赤潮治理過(guò)程中可能導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。 1、雙烷基聚氧乙烯基三季銨鹽對(duì)日本對(duì)蝦仔蝦的半致死濃度為61.9mg/L，而對(duì)黑褐新糠蝦半致死濃度為31.8mg/，說(shuō)明后者比前者具有對(duì)季銨鹽更強(qiáng)的敏感性。與傳統(tǒng)的季銨鹽相比，此類季銨鹽的毒性作用大約降低了50倍，經(jīng)其改性后的粘土去除赤潮藻時(shí)對(duì)養(yǎng)殖生物不會(huì)造成明顯的影響。 2、三烷基聚氧乙烯三季銨鹽對(duì)黑褐新糠蝦的半致死濃度為16.7m/L，C12烷