[发明专利]用于高效增溶地下水中氯代烃污染物的表面活性材料及其合成方法

说明书

本发明涉及一种用于高效增溶地下水中氯代烃污染物的表面活性材料及其合成方法，合成方法包括加入间隔基，加入疏水链和非离子亲水基以及加入阴离子亲水基。合成的乙二醇双马来酸脂肪醇聚氧乙烯醚双酯磺酸盐Gemini表面活性剂(GEO_nS‑12，n＝3、5、7)用乙二醇作为连接基，亲水基包括阴离子基团和非离子基团两种，低温下水溶性良好，水溶液粘度低，在浓度高于临界胶束浓度条件下形成带负电的胶束，疏水性氯代烃如PCE进入胶束从而使水中污染物表观溶解度增大；本发明可以优选的用于地下水表面活性剂原位冲洗技术修复含水层中残余态氯代烃污染物，应用广泛。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一类对地下水中氯代烃污染物有高效增溶能力的表面活性材料及其合成方法。

背景技术

我国作为一个以地下水为主要饮用水源的国家越来越关注地下水的污染问题。当今工业发展排放的有机物是地下水中普遍存在的污染物，其中氯代烃类有机物常被作为有机合成中间体、清洗剂以及脱脂剂广泛使用从而成为地下水中常见污染物。多数氯代烃类污染物如四氯乙烯(PCE)，它们毒性高且很难被环境中的微生物降解，对环境危害极大，但这类有机物在水中溶解度低，密度比水大属于重质非水相液体(DNAPLs)，修复过程中将污染物彻底去除难度较大。

在实际场地修复中常将表面活性剂原位冲洗技术与抽出-处理技术联用，自由相氯代烃被抽出后将表面活性剂溶液注入含水层污染区域对残余态氯代烃进行淋洗。表面活性剂溶液在大于其临界胶束浓度条件下，表面活性剂分子自发形成内部疏水的胶束，从而将疏水性的氯代烃溶解在胶束内部提高其在水中的溶解度。在污染带下游将溶解有氯代烃的表面活性剂溶液抽出达到去除污染物的目的。地下环境中充满不同粒径且带负电的介质，环境温度常年保持在10℃左右，情况复杂，因此需要根据地层条件筛选合适的表面活性剂，但以往修复中常用的传统表面活性剂如阴离子型十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子型曲拉通100和Tween80在实际应用中存在一些弊端。阴离子表面活性剂通常Krafft较高，在地下含水层的环境温度下溶液中的表面活性剂会析出，从而堵塞介质孔隙使其增溶效果大大降低；非离子表面活性剂水溶液中形成的胶束不带电导致其在具有电负性的地下含水层中产生较大的吸附损失进而降低增溶效果。因此，需要开发出具有高效增溶能力同时耐低温、不易被介质吸附并且水溶液粘度低容易注入地下的新型表面活性剂用于表面活性剂原位冲洗技术。

Gemini表面活性剂是一种拥有2个亲水基和2个亲油基且双亲分子由基团联接的新型表面活性剂。其两个双亲分子通过化学键相连从而使两个离子头基之间的排斥力削弱，这种作用使水溶液中Gemini表面活性剂分子在分子聚集体中或界面层间排列更加紧密，进而有效降低表面张力，使其拥有更低的临界胶束浓度，增溶性能更强。

但是，以往Gemini表面活性剂研究中常侧重于材料自身的基本性质，目前，报道的Gemini表面活性剂多用于驱油领域，环境修复领域应用较少。专利CN110698366A公开了一种磺酸盐阴离子型Gemini表面活性剂及其合成方法，其对氯代烃有较高的增溶能力但阴离子型表面活性剂低温条件下容易从水中析出，在地下环境中使用受到温度限制。因此，应该根据地下环境特点设计合成更贴合实际应用条件的Gemini表面活性剂材料。

发明内容

本发明的目的就在于针对地下环境的低温以及电负性特点，提供一类用于高效增溶氯代烃污染物的表面活性材料及其合成方法，合成的乙二醇双马来酸脂肪醇聚氧乙烯醚双酯磺酸盐Gemini表面活性剂(GEO_nS-12，n＝3、5、7)溶于水后在浓度高于临界胶束浓度条件下形成带负电的胶束，水溶液粘度低，疏水性氯代烃如PCE进入胶束从而使水中污染物表观溶解度增大。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于高效增溶地下水中氯代烃污染物的表面活性材料，具有以下结构通式：

式中，n＝3、5、7。