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)為改性材料對粘土進行有機改性。主要進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四種赤潮藻生長的影響和滅殺去除作用及其作用機理；四種改性粘土對赤

2、潮藻的去除動力學研究；有機改性劑及改性粘土對兩種養(yǎng)殖生物毒性狀況以及在治理赤潮過程中引起的環(huán)境生態(tài)效應。本論文在實驗室前人研究的基礎(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，為進一步將有機改性粘土應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，在開始的2分鐘吸附最快，基本達到平衡，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，相對兩種吉米奇表面活性劑來說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、烷基鏈長的C12AGQAC在高嶺土上的飽和吸附量約為14gmg/g，在膨潤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行，飽和吸附量升高。 3、紅外分析發(fā)現(xiàn)經(jīng)過季銨鹽改性后的粘土都在2925-2928cm-1處出現(xiàn)了由烷基的不對稱伸縮振動引起的特征吸收峰，在2854cm-1處出現(xiàn)了由烷基的對稱伸縮振動

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

7、濃度大約1mg/L時就能夠嚴重影響赤潮藻的生長，濃度升高到2mg/L左右時就能夠在短時間內(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時對赤潮藻去除率就能夠達到90％左右，而原土在這個用量時對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多的問題。 2、兩種烷基多糖苷季銨鹽C8AGQAC、C12AGQAC的用量在

8、1-1.5mg/L時能夠嚴重抑制三種赤潮藻的生長，在用量為1.5-2.5mg/L時都能在24小時內(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，能夠與藻細胞形成較大的絮團，有利于去除沉降藻細胞。另外，使用這類表面活性劑改性后的粘土用量在50mg/L時對赤潮藻的去除率就達到90％以上，而原土在此用量時對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、論文首先對兩種不同的沉降動力學實驗方

9、法進行了比較，然后對上述四種有機改性粘土對赤潮藻的去除沉降動力學進行研究，詳細考察了粘土的種類、用量，改性劑用量以及體系的pH值對絮凝沉降速率的影響。 1、對兩種不同的沉降動力學實驗方法——分光光度計法和活體熒光計法進行比較發(fā)現(xiàn)：用分光光度計法進行沉降動力學實驗時，有機粘土對赤潮藻的絮凝沉降符合二級動力學反應模式；而用活體熒光計法進行實驗時，絮凝沉降模式更加符合雙曲線型沉降動力學模式。另外，實驗中發(fā)現(xiàn)活體熒光計法避免了用分光光度

10、計測定時由于有機粘土的加入導致透光率的大幅度變化，很好地排除了粘土沉降的影響，更能夠準確地反映絮凝沉降的實質(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錐狀斯氏藻的沉降速率最快，粘土的種類、用量，有機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，其中以有機改性劑用量的變化影響最大。 四、論文首次以日本對蝦仔蝦和黑褐新糠蝦為標志性生物，研究了四種粘土改性劑對養(yǎng)殖生

11、物的毒性情況以及改性后的有機粘土在赤潮治理過程中可能導致的生態(tài)環(huán)境效應。 1、雙烷基聚氧乙烯基三季銨鹽對日本對蝦仔蝦的半致死濃度為61.9mg/L，而對黑褐新糠蝦半致死濃度為31.8mg/，說明后者比前者具有對季銨鹽更強的敏感性。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對養(yǎng)殖生物不會造成明顯的影響。 2、三烷基聚氧乙烯三季銨鹽對黑褐新糠蝦的半致死濃度為16.7m/L，C12烷