生态修复论文

表面活性剂的环境效应及废水处理技术

黄亮

摘要：对表面活性剂的环境效应和降解方法进行了系统的概述。着重讨论离

子表面活性剂的常用处理方法。并对各类方法的应用现状及发展方向进行了分析和评价。为揭示表面活性剂结构与性能的关系，指出了生物降解性研究的未来发展方向。

关键词：表面活性剂；环境效应；处理技术

表面活性剂( s u r f a e t a n t ) 是一类重要的有机化合物，我们的生活中到处充斥着表面活性剂，从肥皂洗发水到某些食品、药品，再到墙面涂料、润滑油等，可以说我们日常生活中接触的一切人造物品的生产都直接或间接的使用过表面活性剂。由于本身的结构特点，表面活性剂具有润湿、分散、乳化、增溶、起泡、消泡、洗涤、均染、抗静电、防腐、杀菌等一系列独特的作用和功能，广泛应用于食品、医药、农药、纺织、化工、黏合剂、选矿、油田化学品、造纸、皮革、感光材料等工业领域以及洗涤用品、化妆品等民用领域，在改进生产工艺、提高产品质量、节约能源、降低成本、提高生产率、增加附加值等方面发挥了巨大作用，因此有“工业味精”和“工业催化剂”之称。

l 表面活性剂的性质及分类

表面活性剂指的是在很低浓度时能够显著降低溶剂( 通常是水) 的表( 界) 面张力的物质，可分为传统表面活性剂和新型表面活性剂。传统表面活性剂分子由两部分组成，一部分是长链的疏水基团( 或称亲油基团) ，另一部分是亲水基团( 或称亲水头基) ，两者中间由化学键连接，通常称为两亲结构。这种特殊的结构决定了它与众不同的性质。如润湿、乳化、增溶、起泡、抗静电、分散、絮凝、破乳等。新型表面活性剂是一些带有某种特殊活性基团的表面活性剂，除了普通表面活性剂所具备的一般性质外，还具有一些特定的结构和性质，如可反应性、杀菌性、螯合和金属离子等。

表面活性剂根据用途的不同可分为乳化剂、润湿剂、发泡剂、分散剂、絮凝剂、去污剂、破乳剂、抗静电剂等；根据疏水基的不同可分为直链的、支链的和环状的；根据表面活性剂在水中离解与否可分为离子型、非离子型和混合型，离子型又可以分为阴离子型、阳离子型和两性离子型。

2表面活性剂对环境的生态效应

表面活性剂对环境生态的影响随着石油工业的发展，表面活性剂的产量和品种逐年增加，有相当数量的表面活性剂在使用过后又排放到自然当中，此外，表面活性剂的生产过程也要产大量污染。因此，表面活性剂的生物降解与环境保护的关系极为密切，主要表现在以下几个方面：

( 1 ) 表面活性剂是洗涤剂去污配方的一个主要组成分，除特殊用途外，这些产品在使用后即被直接或经污水处理厂处理后排放到环境中。而在洗涤剂中占主要地位的还是较难生物降解的阴离子表面活性剂。含表面活性剂废水的大量排放，不仅直接危害水生环境，杀死环境中微生物，抑制了其它有毒物质的降解，同时还会导致水中溶解氧的减少，尤其含氮、磷的表面活性剂会造成水体富营养化。当进入污水处理厂污水中的表面活性剂达到一定浓度时，会影响曝气、沉

淀、污泥硝化等诸多过程。

( 2 ) 土壤中残留的表面活性剂对土壤微生物的生长有一定影响。一般讲，表面活性剂质量浓度小于100 ．O m ／L时，对土壤微生物无实质的影响；其质量浓度大丁5000 mg ／L时，微生物种群数量开始降低。此外，有的表面活性剂在土壤中的吸附能力很弱，其向下迁移污染地下水的潜在危害性也是不容忽视的。

( 3 ) 使用化学表面活性剂进行环境修复的同时，表面活性剂也不可避免地残留于环境中。虽然生物表面活性剂可以较好的克服这一缺点，但目前大量的研究还处于实验室研究阶段，而且对作用机理的研究仍不是十分完备。

3 生活废水中表面活性剂处理技术

表面活性剂废水的处理既要去除废水中的大量表面活性剂，同时也要考虑降低废水的 C OD 和B OD等。不同类型的表面活性剂废水要采用不同的处理方法，目前国内外对于表面活性剂废水主要有以下几种处理技术：

3.1 泡沫分离法

泡沫法是发展比较早、并已经有了初步应用的一种物理方法，是在含有表面活性剂的废水中通人空气而产生：大量气泡，使废水中的表面活性剂吸附于气泡表面而形成泡沫，泡沫上浮升至水面富集形成泡沫层，除去泡沫层即可使废水得到净化。研究表明，用微孔管布气，气水比6：1 ～9：1 ，停留时间 3 0 ~4 0 min，泡沫层厚度0.3 ～0.4m，此时泡沫分离对废水中LAS的去除率可达9 0 ％以上。宋沁[1]表明当进水LAS低于7 0 mg·L- 1时，经处理后的出水L AS <5 mg／L 。LAS平均去除率>9 0％。韦帮森[2]采用泡沫分离技术在1 0 d连续运行中，进水COD平均浓度783．14 mg ／L。，出水COD平均浓度为 4 9 .0 2，COD平均去除率为93.5 mg ／L ，出水做鼓泡试验无泡沫产生，说明表面活性剂浓度小于1 0 mg ／L，处理效果好。泡沫分离法尤其是适用于较低浓度情况下的分离。但泡沫分离法对表面活性剂废水的COD去除率不高，需要与其他方法联合使用[3]。

3.2 吸附法

吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表面积，将废水中的污染物吸附在表面从而达到分离目的。常用的吸附剂有活性炭、吸附树脂、硅藻土、高岭土等。常温下对表面活性剂废水用活性炭法处理效果较好，活性炭对LAS 的吸附容量可达到55 .8 mg ／g ，活性炭吸附符合Freundlich公式[ 4] 。但活性炭再生能耗大，且再生后吸附能力亦有不同程度的降低，因而限制了其应用。天然的粘土矿物类吸附剂货源充足、价廉，应用较多，为了提高吸附容量和吸附速率，对这类吸附剂研究的重点在于吸附性能、加工条件的改善和表面改性等方面[5]。吸附法优点是速度快、稳定性好、设备占地小，主要缺点是投资较高、吸附剂再生困难、预处理要求较高。

3.3 混凝法

混凝反应不仅能去除废水中胶体颗粒和吸附在胶体表面上的表面活性剂，还能与溶解在水相中的表面活性剂形成难溶性的沉淀。常用于表面活性剂废水处理的混凝剂有铁盐、铝盐及其聚合物和各种有机混凝剂。丁娟[6]研究了三氯化铁、硫酸铝、聚合氯化铝对表面活性剂废水的混凝效果，指出聚合氯化铝为处理表面活性剂废水循环利用的最佳混凝剂。混凝法虽然处理成本低、工艺成熟，但其占地面积大、药剂用量大，并产生大量废渣与污泥，要常与其它的处理方法联合使用才能达到完全去除的目的，一般作为处理高浓度表面活性剂废水的预