表面活性劑對廢水金屬離子

⑴ 哪些化學原料粉劑表面活性劑有去污

哪些化學原料粉劑表面活性劑有去污
表面活性劑是水劑清洗劑中的主要成分，通常使用的主要有以下品種。
(陰離子表面活性劑 目前洗滌劑中仍大量使用陰離子表面活性劑，而非離子表面活性劑的用量正在日益增加，陽離子和兩性離子表面活性劑則使用量較少。這主要是由表面活性劑的性能和經濟成本決定的
最早使用的陰離子表面活性劑是肥皂，曲於它對硬水比較敏感，生成的鈣、鎂皂會沉積在織物和洗滌用具的器壁上影響清洗效果，因此已被其他表面活性劑所取代。目前肥皂主要在粉狀洗滌劑做泡抹調節劑使用，由於它易於與鹼土金屬離子結合，所以在與其他表面活性劑結合使用時，可起到「犧牲劑」作用，以保證其他表面活性劑作用充分發揮。
直鏈烷基苯磺酸鈉鹽(LAS) 由於有良好的水溶性，較好的去污和泡沫性，比四聚丙烯烷基苯磺酸鹽(ABS)的生物降解性好，而且價格較低，所以是目前洗滌劑配方中使用最多的陰離子表面活性劑。
其他一些常用的陰離子表面活性劑有仲烷基磺酸鹽(SAS)、α-烯烴磺酸鹽(AOS)、醇硫酸鹽(FAS)、-磺基脂肪酸酯鹽(MES)、脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)，雖然可以渭單獨作為洗滌劑主成分，但通常是與直鏈烷基苯磺酸鹽配合使用。
其中仲烷基磺酸鹽(SAS)水溶性比LAS好，不會水解廣陛能穩定，常用於配製液體浙溜α-烯烴磺酸鹽(AOS)抗硬水性、泡沫性、去污性好，對皮膚刺激性低牛因此多用於皮膚清潔劑。其中尤以含碳原子數在14~18的α-烯烴磺酸鹽性能最好。
脂肪醇硫酸鹽(FAS)是重垢洗滌劑中常用的陰離子表面活性劑，有去污力強的優點廠它的缺點是對硬水比較敏感，因此使用的配方中必須加螯合劑。
d-磺基脂肪酸酯鹽(MES)是以油脂等天然原料製成的，生物降解性好，對人體安全，是近年來開發的新品種，隨著人們對保護環境的重視，它日益受到人們的重視二MES是一種對硬水敏感性低、鈣皂分散力好，洗滌性能優良的新品種，缺點是會水解，使用時要加入適當穩定劑。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)，兼有陰離子非離子表面活性劑的特點，在硬水中仍有較好的去污力，形成的泡沫穩定，在液體狀態下有較高穩定性，因此廣泛用於配製各種液體洗滌劑。
(2)非離子表面活性劑 洗滌劑中使用最多的非離子表面活性劑是脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)。它在較低濃度下就有良好的去污能力和對污垢的分散力，而且抗硬水性能好，具有獨特的抗污垢再沉積作用。
過去常使用的烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)雖然與脂肪醇，聚氧乙烯醚有類似的性能，但由於其生物降解性能差，目前在洗滌劑中用量正在減少。
烷醇醯胺配製的洗滌劑有豐富而穩定的泡沫，而且與其他表面活性劑有良好協同作、用，有利改進洗滌劑在低濃度和低溫下的去污力，因此常做洗滌劑的配伍成分。
氧化胺水溶性好，與LAS配伍好，對皮膚刺激性低，有良好的泡沫穩定作用。缺點是熱穩定性差，價格高，目前多用於配製液體洗滌劑。
兩性離子表面活性劑雖然有良好的去污能力，但由於價格較高，目前只在個人衛生用品和特殊用途洗滌劑中有少量使用。陽離子表面活性劑去污性較差但柔軟、殺菌、抗靜電性能優良，因此把陽離子表面活性劑和非離子表面活性劑配合可製成兼有洗滌功能與柔軟、消毒雙功能的洗滌劑。

⑵ 懸賞30分求論文「表面活性劑消除靜電的應用」在先急等。3000字。限1天半時間

摘要：綜述了生物表面活性劑的種類及其生產菌，介紹了目前常用的兩種生產方法：微生物發酵法和酶法合成生物表面活性劑。總結了其在環境工程中的應用，如在廢水處理中浮選去除重金屬離子，在污染場地的生物修復中用於促進烷烴、多環芳烴(PAHs)的降解，修復受重金屬污染的土壤等，並對今後的研究方向做了探討。

關鍵詞：生物表面活性劑 生物修復 重金屬 多環芳烴

生物表面活性劑是微生物在一定條件下培養時，在代謝過程中分泌的具有表面活性的代謝產物。與化學合成表面活性劑相比，生物表面活性劑具有許多獨特的屬性，如：結構的多樣性、生物可降解性、廣泛的生物活性及對環境的溫和性等[1]。由於化學合成表面活性劑受原材料、價格和產品性能等因素的影響，且在生產和使用過程中常會嚴重污染環境及危害人類健康。因此，隨著人類環保和健康意識的增強，近二十多年來，對生物表面活性劑的研究日益增多，發展很快，國外已就多種生物表面活性劑及其生產工藝申請了專利[2]，如乙酸鈣不動桿菌生產的一種胞外生物乳化劑已經有了成品出售。國內對生物表面活性劑的研製和開發應用起步較晚，但近年來也給予了高度重視，其中研究最多的就是生物表面活性劑在提高石油採收率以及生物修復中的應用。

1 生物表面活性劑的種類及其生產菌

1.1 生物表面活性劑的種類

化學合成表面活性劑通常是根據它們的極性基團來分類，而生物表面活性劑則通過它們的生化性質和生產菌的不同來區分。一般可分為五種類型：糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表面活性劑[1]。

1.2 生物表面活性劑的生產菌

大多數生物表面活性劑是細菌、酵母菌和真菌的代謝產物。這些生產菌大多是從油類污染的湖泊、土壤或海洋中篩選得到的。如Banat等[3]從油泥污染的土壤中分離得到兩株生物表面活性劑的菌株：芽孢桿菌AB-2和Y12-B。表1列出了一些主要的生物表面活性劑的種類及其生產菌[2,4]。

表1 生物表面活性劑的種類及其生產菌

生物表面活性劑
生產菌

海藻糖脂
石蠟節桿菌(Arthrobacter paraffineus)

棒狀桿菌(Corynebacterium spp.)

紅平紅球菌(Rhodococus erythropolis)

鼠李糖脂
銅綠假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)

槐糖脂
解脂假絲酵母(Candida lipolytica) 球擬酵母(Torulopsis bombicola)

葡萄糖、果糖、蔗糖脂
棒狀桿菌(Corynebacterium spp.)

紅平紅球菌(R.. erythropolis)

纖維二糖脂
玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis)

脂多糖
乙酸鈣不動桿菌(Acinetobacter calcoaceticus RAG1)

假單胞菌(Pseudomonas spp.)

脂肽
枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)

地衣芽孢桿菌(Bacillus licheniformis) 熒光假單胞菌(Pseudomonas fluorescens)

鳥氨酸，賴氨酸，縮氨酸
氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans)

鹽屋鏈黴菌(Streptomyces sioyaensia)

葡萄糖桿菌(Gluconobacter cerinus)

磷脂
氧化硫硫桿菌(T. thiooxidans)

脂肪酸
野兔棒狀桿菌(Corynebacterium lepus)

石蠟節桿菌(Arthrobacter paraffineus)

2 生物表面活性劑的生產

目前，可以通過兩種途徑生產生物表面活性劑:微生物發酵法和酶法。

採用發酵法生產時，生物表面活性劑的種類、產量主要取決於生產菌的種類、生長階段，碳基質的性質，培養基中N、P 和金屬離子Mg2+、Fe2+的濃度以及培養條件(pH、溫度、攪拌速度等)。 如Davis等[5]在成批培養枯草芽孢桿菌時發現，在溶解氧耗盡和限氮條件下可得最大濃度(439.0 mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等[6]利用南極假絲酵母的休止細胞生產甘露糖赤蘚糖醇脂，對培養條件進行優化後，最高產量可達140 g/L。發酵法生產生物表面活性劑的優點在於生產費用低、種類多樣和工藝簡便等，便於大規模工業化生產，但產物的分離純化成本較高。

與微生物發酵法相比，酶法合成的表面活性劑分子多是一些結構相對簡單的分子，但同樣具有優良的表面活性。其優點在於產物的提取費用低、次級結構改良方便、容易提純以及固定化酶可重復使用等，且酶法合成的表面活性劑可用於生產高附加值產品，如葯品組分。盡管現階段酶制劑成本較高，但通過基因工程技術增強酶的穩定性與活性，有望降低其生產成本。

3 生物表面活性劑的提取

發酵產物的提取(也稱下游處理)費用大約占總生產費用的60%，這是生物表面活性劑產品商業化的一個主要障礙。生物表面活性劑的最佳提取方法隨發酵操作及其物理化學性質的不同而不同。其中溶劑萃取是最常用的提取方法，如Kuyukina等[7]利用甲基-叔丁基醚萃取紅球菌生產的生物表面活性劑，可以獲得較高產率10 mg/L。超濾是用於提取生物表面活性劑的一種新方法。Lin等[8]用分子量截止值為30000 Da的超濾膜從發酵液中提取枯草芽孢桿菌產生的脂肽類生物表面活性劑莎梵婷，收率達95%。Mattei等設計了一套連續提取生物表面活性劑的裝置，應用切面流過濾法能連續提取產物，產率高達3 g/L[1]。能與連續發酵生產配套的產物提取方法有泡沫分離、離子交換樹脂法等。Davis等[9]用泡沫分離法連續提取枯草芽孢桿菌產生的莎梵婷,收率達71.4%。鼠李糖脂的提取過程是先離心過濾除去細胞，再通過吸附色譜將鼠李糖脂濃縮在安珀萊特XAD-2樹脂上，後用離子交換色譜法提純，最後將液體蒸發和冷凍乾燥可得純度為90%的成品，收率達60%[2]。

4 生物表面活性劑在環境工程中的應用

許多化學合成表面活性劑由於難降解、有毒及在生態系統中的積累等性質而破壞生態環境，相比之下，生物表面活性劑則由於易生物降解、對生態環境無毒等特性而更適合於環境工程中污染治理。如：在廢水處理工藝中可作為浮選捕收劑與帶電膠粒相吸以除去有毒金屬離子，修復受有機物和重金屬污染的場地等。

4.1 在廢水處理工藝中的應用

用生物法處理廢水時，重金屬離子對活性污泥中的微生物菌群常會產生抑制或毒害作用，因此，在用生物法處理含重金屬離子的廢水時須進行預處理。當前，常用氫氧化物沉澱法除去廢水中的重金屬離子，但其沉澱效率受氫氧化物溶解度的限制，應用效果不甚理想；浮選法用於廢水預處理時又常因所用浮選捕收劑在其後續處理過程中難降解(如化學合成表面活性劑十二烷基磺酸鈉)，易產生二次污染而受限制，因此，有必要開發易生物降解、對環境無毒害的替代品，而生物表面活性劑恰好具有這一優勢。但是，國內外對這一方面的應用研究很少，直到最近才有報道。Zouboulis 等[10]研究了生物表面活性劑作為捕收劑除去廣泛存在於工業廢水中的兩種有毒金屬離子：Cr4＋和Zn2＋。結果表明,莎梵婷和地衣芽孢桿菌素在pH為4 時均能很好地從廢水中分離吸附了Cr4＋的αFeO(OH)或Cr4＋與 FeCl3•6H2O形成的螯合物，極大地提高了Cr4＋(50 mg/L)的去除率，幾乎可達100%；在pH為6時，莎梵婷對螯合物中的Zn2＋(50 mg/L)去除率高達96%，而在相同條件下，地衣芽孢桿菌素的處理效果不明顯，去除率為50%左右。

⑶ 急!化學方法如何去除水中的鎘離子以及化學方程式。感激不盡。

。膠團強化超濾技術能夠有效去除水中的金屬離子。在重金屬離子廢水中加入陰離子表面活性劑，當其濃度大於臨界膠團濃度時，就會形成大量兩親性的聚集體，稱為膠團。金屬陽離子就會被帶負電荷的膠團吸引而吸附在膠團表面。然後將溶液通過孔徑小到可以截留膠團的超濾膜，被吸附的金屬陽離子也就隨之被截留了。未被截留的離子和表面活性劑單體透過超濾膜到滲透液側。因此滲透液中就只含很低濃度的表面活性劑和金屬離子了。

納/微米炭材料吸附去除水中重金屬離子：
不同pH下的q_m和K_F對在對應pH值下解離的官能團數量呈線性關系。以單位比表面積為單位進行比較，氧化後兩種碳納米管的吸附能力高於活性炭。 研究了化學氣相沉積法制備的碳納米管吸附Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)離子的行為發現pH值對Fe(Ⅲ)離子在碳納米管上的吸附影響比Fe(Ⅱ)大。相同的平衡濃度下，碳管對Fe(Ⅲ)離子的吸附能力高於Fe(Ⅱ)。動力學研究表明，兩種吸附質在碳納米管上的吸附均可用准二級吸附動力學模型加以描述。熱力學研究表明，Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)離子在氧化碳納米管上吸附是一個自發的、吸熱、熵增過程。 研究了多組分體系中鎳、銅、鋅及鎘離子在碳納米管表面競爭吸附規律，發現對於單組分和雙組分體系，吸附量遵從如下順序：Cu~(2+)Ni~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)；這和基於標准電極電勢的離子氧化能力順序一致。對於雙組分、三組分和四組分體系，Langmuir模型可以較好地描述吸附劑對Cu~(2+)離子的吸附行為，而對於其他三種離子，吸附量出現了極大值。在三組分和四組分體中，除了Cu~(2+)離子外，其他三種離子的吸附量順序如下：Cd~(2+)Zn~(2+)Ni~(2+)。多組分體系競爭吸附規律與離子的氧化還原特性及離子交換密切相關。

⑷ 重金屬廢水的處理方法

可分為兩類：一是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變成不溶的重金屬化合物或元素，經沉澱和上浮從廢水中去除，可應用中和沉澱法、硫化物沉澱法、上浮分離法、離子浮選法、電解沉澱或電解上浮法、隔膜電解法等；二是將廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行濃縮和分離，可應用反滲透法、電滲析法、蒸發法、離子交換法等。第一類方法特別是中和沉澱法、硫化物沉澱法和電解沉澱法應用最廣。從重金屬廢水回用的角度看，第二類方法比第一類優越，因為用第二類方法處理，重金屬是以原狀濃縮，不添加任何化學葯劑，可直接回用於生產過程。而用第一類方法，重金屬要藉助於多次使用的化學葯劑，經過多次的化學形態的轉化才能回收利用。一些重金屬廢水如電鍍漂洗水用第二類方法回收，也容易實現閉路循環。但是第二類方法受到經濟和技術上的一些限制，目前還不適於處理大流量的工業廢水如礦冶廢水。這類廢水仍以化學沉澱為主要處理方法，並沿著有利於回收重金屬的方向改進。
電解法：比較廣泛地用於處理含氰的重金屬廢水。以電解氧化使氰分解和使重金屬形成氫氧化物沉澱的方式去除廢水中的氰和重金屬。硫化汞廢渣用電解法處理能高效地回收純汞或汞化物。
上浮法：廢水中的重金屬氫氧化物和硫化物還可用鼓氣上浮法去除，其中以加壓溶氣上浮法最為有效。電解上浮法能有效地處理多種重金屬廢水，特別是含有重金屬絡合物的廢水。這是因為在電解過程中能將重金屬絡合物氧化分解生成重金屬氫氧化物，它們能被鋁或鐵陽極溶解形成的活性氫氧化鋁或氫氧化鐵吸附，在共沉作用下完全沉澱。廢水中的油類和有機雜質也能被吸附，並藉助陰極上產生的細小氫氣泡浮上水面。此法處理效率高，在電鍍廢水處理中往往作為中和沉澱處理後的進一步凈化處理措施。
離子浮選法：往重金屬廢水中投加陰離子表面活性劑，如黃原酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、明膠等，與其中的重金屬離子形成具有表面活性的絡合物或螯合物。不同的表面活性劑對不同的金屬離子或同一種表面活性劑在不同的pH值等條件下對不同的重金屬離子具有選擇絡合性，從而可對廢水中的重金屬進行浮選分離。此法可用於處理礦冶廢水。
離子交換和吸附：廢水中的重金屬如果以陽離子形式存在，用陽離子交換樹脂或其他陽離子交換劑處理；如果以陰離子形式存在，如氯鹼工業的含汞廢水中的氯化汞絡合陰離子（HgCl4）-2，氰化電鍍廢水中的重金屬氰化絡合陰離子Zn(CN)厈、Cd(CN)+、Cu(CN)，含鉻廢水中的鉻酸根陰離子CrO-，則用陰離子交換樹脂處理。
活性炭能在酸性(pH值2～3)條件下從低濃度含鉻廢水中有效地去除鉻。含硫活性炭能有效地去除廢水中的汞。活性炭還可用於處理含鋅和銅的電鍍廢水。活性炭能吸附CN-,並在有Cu2+和O2存在的條件下使CN-氧化，從而使吸附CN-的部位得到再生。
膜法：主要有電滲析和反滲透法。電滲析的特點是濃縮倍數有限,須經多級電滲析處理,才能把廢水中有用物質濃縮到可回用的程度。反滲透法用於處理鍍鎳、鍍銅、鍍鋅、鍍鎘等電鍍漂洗廢水。對鎳、銅、鋅、鎘等離子的去除率大都大於99%。因此重金屬廢水通過反滲透處理就能濃縮和回用重金屬，反滲透水（產水）質量好時也可回用。
納米重金屬水處理技術：
納米材料因其比表面積遠超普通材料，故同一種物質將會顯示出不同的物化特型，很多新型的納米材料都不斷地在水處理行業中實驗、實踐。被環保部、科技部、工信部、財政部四部委聯合審批立項為「2011年國家重大科技成果轉化項目」———納米水處理工藝及系列產品，在江西銅業股份有限公司應用取得了歷史性的突破，填補了國內空白 。
國內通常採用的重金屬廢水處理方法，包括石灰中和法和硫化法等。這些傳統的處理工藝，雖然可以將廢水中的重金屬去除掉，但是處理效果並不穩定，處理後回收的清水水質仍難以確保穩定達標排放，而且還會產生二次污染。納米重金屬水處理技術不僅能使處理後的出水水質優於國家規定的排放標准且穩定可靠，投資成本和運行成本較低，與水中重金屬離子反應快，吸附、處理容量是普通材料的10倍到1000倍，而且使沉澱的污泥量較傳統工藝降低50%以上，污泥中雜質也少，有利於後續處理和資源回收。有數據顯示，同樣是每日處理300立方米重金屬污水量，傳統工藝每天要產生25噸石灰渣污泥，而採用納米技術後每月只產生25噸納米金屬泥。尤其值得關注的是，這種污泥中的重金屬單位含量提高了30倍。若以銅冶煉廠的廢水處理為例，其回收的納米銅泥品位已達到20%，完全可以作為銅礦資源再生利用。