[發明專利]用于高效增溶地下水中氯代烴污染物的表面活性材料及其合成方法

在審

• 申請號: 202010900841.3
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111995551A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 董軍;梁雪
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C07C309/17
• 分類號: C07C309/17;C07C303/20;B01F17/42;B01F17/10;C02F1/26;C02F101/36;C02F103/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

本發明涉及一種用于高效增溶地下水中氯代烴污染物的表面活性材料及其合成方法，合成方法包括加入間隔基，加入疏水鏈和非離子親水基以及加入陰離子親水基。合成的乙二醇雙馬來酸脂肪醇聚氧乙烯醚雙酯磺酸鹽Gemini表面活性劑(GEO_nS?12，n＝3、5、7)用乙二醇作為連接基，親水基包括陰離子基團和非離子基團兩種，低溫下水溶性良好，水溶液粘度低，在濃度高于臨界膠束濃度條件下形成帶負電的膠束，疏水性氯代烴如PCE進入膠束從而使水中污染物表觀溶解度增大；本發明可以優選的用于地下水表面活性劑原位沖洗技術修復含水層中殘余態氯代烴污染物，應用廣泛。

技術領域

本發明屬于環境工程技術領域，具體涉及一類對地下水中氯代烴污染物有高效增溶能力的表面活性材料及其合成方法。

背景技術

我國作為一個以地下水為主要飲用水源的國家越來越關注地下水的污染問題。當今工業發展排放的有機物是地下水中普遍存在的污染物，其中氯代烴類有機物常被作為有機合成中間體、清洗劑以及脫脂劑廣泛使用從而成為地下水中常見污染物。多數氯代烴類污染物如四氯乙烯(PCE)，它們毒性高且很難被環境中的微生物降解，對環境危害極大，但這類有機物在水中溶解度低，密度比水大屬于重質非水相液體(DNAPLs)，修復過程中將污染物徹底去除難度較大。

在實際場地修復中常將表面活性劑原位沖洗技術與抽出-處理技術聯用，自由相氯代烴被抽出后將表面活性劑溶液注入含水層污染區域對殘余態氯代烴進行淋洗。表面活性劑溶液在大于其臨界膠束濃度條件下，表面活性劑分子自發形成內部疏水的膠束，從而將疏水性的氯代烴溶解在膠束內部提高其在水中的溶解度。在污染帶下游將溶解有氯代烴的表面活性劑溶液抽出達到去除污染物的目的。地下環境中充滿不同粒徑且帶負電的介質，環境溫度常年保持在10℃左右，情況復雜，因此需要根據地層條件篩選合適的表面活性劑，但以往修復中常用的傳統表面活性劑如陰離子型十二烷基硫酸鈉(SDS)、非離子型曲拉通100和Tween80在實際應用中存在一些弊端。陰離子表面活性劑通常Krafft較高，在地下含水層的環境溫度下溶液中的表面活性劑會析出，從而堵塞介質孔隙使其增溶效果大大降低；非離子表面活性劑水溶液中形成的膠束不帶電導致其在具有電負性的地下含水層中產生較大的吸附損失進而降低增溶效果。因此，需要開發出具有高效增溶能力同時耐低溫、不易被介質吸附并且水溶液粘度低容易注入地下的新型表面活性劑用于表面活性劑原位沖洗技術。

Gemini表面活性劑是一種擁有2個親水基和2個親油基且雙親分子由基團聯接的新型表面活性劑。其兩個雙親分子通過化學鍵相連從而使兩個離子頭基之間的排斥力削弱，這種作用使水溶液中Gemini表面活性劑分子在分子聚集體中或界面層間排列更加緊密，進而有效降低表面張力，使其擁有更低的臨界膠束濃度，增溶性能更強。

但是，以往Gemini表面活性劑研究中常側重于材料自身的基本性質，目前，報道的Gemini表面活性劑多用于驅油領域，環境修復領域應用較少。專利CN110698366A公開了一種磺酸鹽陰離子型Gemini表面活性劑及其合成方法，其對氯代烴有較高的增溶能力但陰離子型表面活性劑低溫條件下容易從水中析出，在地下環境中使用受到溫度限制。因此，應該根據地下環境特點設計合成更貼合實際應用條件的Gemini表面活性劑材料。

發明內容

本發明的目的就在于針對地下環境的低溫以及電負性特點，提供一類用于高效增溶氯代烴污染物的表面活性材料及其合成方法，合成的乙二醇雙馬來酸脂肪醇聚氧乙烯醚雙酯磺酸鹽Gemini表面活性劑(GEO_nS-12，n＝3、5、7)溶于水后在濃度高于臨界膠束濃度條件下形成帶負電的膠束，水溶液粘度低，疏水性氯代烴如PCE進入膠束從而使水中污染物表觀溶解度增大。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種用于高效增溶地下水中氯代烴污染物的表面活性材料，具有以下結構通式：

式中，n＝3、5、7。