改性凹凸棒土对地下水中石油烃类吸附的影响

文章编号：１６７３－５１９６（２０１４）０２－００７３－０５改性凹凸棒土对地下水中石油烃类吸附的影响韩志勇，唐凤琳，鹿玲，杜旺兵，苏思，陆妍（兰州理工大学石油化工学院，甘肃兰州７３００５０）摘要：以甘肃临泽地区的天然凹凸棒土为原料，采用十八烷基三甲基氯化铵（ＯＴＭＡＣ）对其进行有机改性，合成有机凹凸棒土以去除地下水中石油烃类物质．通过扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对凹凸棒土的结构变化进行表征与分析．对吸附剂投加量、吸附时间、反应体系ｐＨ值和温度等因素对去除地下水中石油烃类物质的影响进行研究．实验结果表明，采用经ＯＴＭＡＣ有机改性的凹凸棒土处理被石油烃类污染的地下水，其最佳工艺条件：温度为３０℃，有机改性凹凸棒土投加量为３ｇ／Ｌ，吸附时间为８ｍｉｎ，ｐＨ值为７．关键词：石油烃类污染；地下水；凹凸棒土；十八烷基三甲基氯化铵；有机改性中图分类号：Ｘ５２３文献标识码：ＡＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｃｌａｙｏｎｔｈｅｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＨＡＮＺｈｉ－ｙｏｎｇ，ＴＡＮＧＦｅｎｇ－ｌｉｎ，ＬＵＬｉｎｇ，ＤＵＷａｎｇ－ｂｉｎｇ，ＳＵＳｉ，ＬＵＹａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｎａｔｕｒａｌａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｃｌａｙｆｒｏｍＬｉｎｚｅｃｏｕｎｔｙｏｆＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅｗａｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉ－ｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＯＴＭＡＣ）．Ｔｈｅｏｒｇａｎｉｃａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｃｌａｙｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｔｏｒｅｍｏｖｅｔｈｅｐｅｔｒｏ－ｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｆｒｏｍｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｓｏｆｔｈｅａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｃｌａｙｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＳＥＭ）ａｎｄＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ（ＸＲＤ）．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｍｅｅｌｅｍｅｎｔｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｏｒｇａｎｏ－ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｃｌａｙｄｏｓａｇｅ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｐＨｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅａｄ－ｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｒｅｍｏｖｉｎｇｔｈｅｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｎｂｏｎｏｆｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓｆｒｏｍｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒｃｏｕｌｄａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｂｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｓ３０℃，ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｃｌａｙｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙＯＴＭＡＣａｓ３ｇ／Ｌ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｉｍｅａｓ８ｍｉｎａｎｄｔｈｅｐＨｖａｌｕｅａｓ７．０．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｅｔｒｏｌｅｕｍｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ；ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅｃｌａｙ；ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｍｅｔｂｙｌａｍｍｏ－ｎｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄｅ（ＯＴＭＡＣ）；ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙｍｏｄｉｆｉｅｄ近年来，地下水污染已成为世界性的环境问题之一．而受石油烃类污染的地下水以其污染普遍、危害性大、去除困难以及治理费用昂贵，受到各国环境学者和水文地质学者的关注［１－２］．目前，对该类废水的处理方法很多，归纳起来主要有物理法、化学法、物理化学法和生物法［３］．本实验采用经有机改性的凹凸棒土处理被石油烃类物质污染的地下水．凹凸棒土是一种含水富镁（铝）的硅酸盐粘土矿物，具有较大的比表面积、离子交换容量，以及良好收稿日期：２０１２－１２－１２基金项目：中国科学院生态环境研究中心开放基金（２０１２－０５）作者简介：韩志勇（１９７６－），男，山东潍坊人，博士，副教授．的吸附性、脱色性与热稳定性，而且价格低廉，因而被广泛地应用于各种废水处理中［４－５］．但因天然凹凸棒土易团聚，且表面硅氧结构为极性羟基，以及存在着大量可交换的亲水性无机阳离子，具有极强的亲水性，从而使天然土表面通常有一层水膜，不能有效地吸附具有疏水性的有机污染物［６－９］．而采用季铵盐阳离子表面活性剂对凹凸棒土进行改性，通过离子交换把凹凸棒土中存在的无机阳离子置换出来，使其成为疏水性有机粘土矿物的同时又增加其中有机质的含量，可大大增强其去除疏水性有机污染物的能力．此时，经季铵盐阳离子