Колосов Андрей Юрьевич. Разработка коллоидно-химических основ технологии удаления из почвы органических соединений электрокинетическим методом в присутствии хелантов

brief description

Колосов Андрей Юрьевич. Разработка коллоидно-химических основ технологии удаления из почвы органических соединений электрокинетическим методом в присутствии хелантов : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.11.- Москва, 2002.- 167 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/2746-8

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
На правах рукописи
КОЛОСОВ АНДРЕЙ ЮРЬЕВИЧ
РАЗРАБОТКА КОЛЛОИДНО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ УДАЛЕНИЯ ИЗ ПОЧВЫ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В ПРИСУТСТВИИ ХЕЛАНТОВ
02.00.11 - коллоидная химия и физико-химическая механика
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководители: доктор химических наук,
профессор К.И. Попов;
доктор химических наук, профессор Н.А. Шабанова
Москва 2002
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1. Характеристика методов удаления из почвы
органических соединений 9
1.2. Электрокинетическая очистка почвы от органических соединений 15
1.2.1. Перемещение загрязнителей в почве при наложении
электрического поля 15
1.2.2. Образование двойного электрического слоя в почве 17
1.2.3. Электрокинетический потенциал почвенной поверхности и скорость электроосмотического потока в почвах 20
1.3. Коллоидные поверхностно-активные вещества и проведение очистки почвы от органических соединений с их использованием 31
1.3.1. Мицеллообразование и солюбилизация а растворах
коллоидных поверхностно-активных веществ 32
1.3.2. Применение коллоидных поверхностно-активных веществ
при удалении из почвы органических соединений 41
1.4. Заключение 48
Глава II. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 50
2.1. Характеристики химических веществ и образцов почв, используемых в работе 50
2.1.1. Характеристики токсикантов 50
2.1.2. Характеристики хелатообразующих соединений (хелантов) 56
2.1.3. Характеристики коллоидных поверхностно-активных веществ 63
2.1.4. Характеристики образцов почв 66
2.2. Описания проведений экспериментов 68
2.2.1. Проведение исследований по определению
электрокинетического потенциала почвенной поверхности 68
2.2.2. Проведение электроосмотических исследований 70
з
2.2.3. Проведение экспериментов по исследованию
комбинированного электрокинетического метода удаления органических соединений из почвы 74
2.2.3.1. Эксперименты по удалению органических соединений из
почвы комбинированным электрокинетическим методом 75
2.2.3.2. Эксперименты по определению влияния электрического поля на содержание органических соединений в растворах хелантов и коллоидных неионогенных
поверхностно-активных веществ 77
2.2.3.3. Эксперименты по определению адсорбции фенола
на почвенной поверхности 79
2.2.3.4. Проведение исследований растворимости гидрофобных органических соединений в растворах коллоидных неионогенных поверхностно-активных веществ 80
2.2.3.5. Определение содержания гидрофильных и гидрофобных органических соединений в жидкости и в почве 87
Глава III. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОЧВЕННОЙ
ПОВЕРХНОСТИ В ПРИСУТСТВИИ ХЕЛАНТОВ 92
3.1. Влияние различных хелантов на электрокинетический
потенциал почвенной поверхности 92
3.2. Влияние pH растворов хелантов на электрокинетический
потенциал почвенной поверхности 100
3.3. Зависимость электрокинетического потенциала
почвенной поверхности от концентрации растворов хелантов 108
3.4. Выводы 116
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОГО ПОТОКА
В ПОЧВЕ В ПРИСУТСТВИИ ХЕЛАНТОВ 117
4.1. Скорость электроосмотического потока в почвах
в присутствии хелантов 117
4.2. Скорость электроосмотического потока в почвах
в присутствии хелантов и коллоидных неионогенных поверхностно-активных веществ 122
4.3. Скорость электроосмотического потока в почвах при разных температурах
127
130
130 131
134
137
141
141 142
147
150
155
156
158
4.4. Влияние электрического поля на миграцию многовалентных металлов в почве в условиях электроосмоса
4.5. Выводы
Глава V. УДАЛЕНИЕ ГИДРОФИЛЬНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ПОЧВЫ КОМБИНИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
5.1. Адсорбция фенола на почвенной поверхности
5.2. Влияние электрического поля на содержание фенола в растворах хелантов
5.3. Применение комбинированного электрокинетического метода для удаления из почвы гидрофильных органических соединений
5.4. Выводы
Глава VI. УДАЛЕНИЕ ГИДРОФОБНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ПОЧВЫ КОМБИНИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
6.1. Коллоидная растворимость гидрофобных органических соединений в растворах неионогенных поверхностно-активных веществ
6.2. Влияние электрического поля на содержание гидрофобных органических соединений в смешанных растворах коллоидных неионогенных поверхностно-активных веществ и хелантов
6.3. Применение комбинированного электрокинетического метода для удаления из почвы гидрофобных органических соединений
6.4. Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

bibliography

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
В результате проведенных экспериментальных и теоретических исследований получены коллоидно-химические закономерности технологии удаления органических соединений из почвы комбинированным электрокинетическим методом с использованием химических реагентов (хелантов и поверхностно-активных веществ).
1. Установлено, что воздействие хелантов на почвенную поверхность приводит к значительному увеличению абсолютной величины электрокинетического потенциала.
Показано, что наибольшие значения ^-потенциал принимает в случае использования трех- и четырехосновных органических кислот (например, таких, как ОЭДФ или лимонная кислота) в качестве хелатирующих агентов при концентрациях порядка 10-10'3 моль/л и при нейтральных значениях pH.
Выявлены причины увеличения электрокинетического потенциала почвенной поверхности в случае воздействия на неё хелатирующих агентов.
2. Установлено, что скорость электроосмотического потока в почве при обработке её хелантами (например, ОЭДФ) существенно возрастает. Этот результат получен для разных типов почв.
Показано, что использование мицеллярных растворов НПАВ приводит к снижению скорости электроосмотического потока в почве, обработанной хелантом. Однако, результирующее увеличение скорости электроосмоса в этом случае за счет применения хелатирующих агентов остается значительным.
3. Предложен комбинированный электрокинетический метод удаления из почвы органических соединений, основанный на совместном применении электрического поля и химических реагентов — хелантов при извлечении гидрофильных органических соединений и совместно хелантов и НПАВ при извлечении гидрофобных органических соединений.
В этом методе хелатирующие агенты используются для повышения скорости электроосмотического потока, а НПАВ — для перевода гидрофобных органических соединений в водную фазу.
4. Показано, что при использовании комбинированного электрокинетического метода существенно возрастает эффективность удаления из почвы гидрофильных органических соединений. Повышение эффективности достигается за счет применения хелантов. В частности, был достигнут 93 %-ый уровень удаления фенола из дерново-подзолистой почвы, обработанной 10-10'3 моль/л раствором ОЭДФ, за 45 часов.
Определено, что извлечение из почвы гидрофильных органических соединений в случае применения комбинированного электрокинетического метода происходит главным образом посредством электроосмоса.
Показано, что при использовании комбинированного электрокинетического метода существенно возрастает эффективность удаления из почвы гидрофобных органических соединений. Повышение эффективности достигается за счет применения хелантов совместно с НПАВ, находящимися в мицеллярном состоянии. В частности, при обработке дерново-подзолистой почвы 10-10'3 моль/л раствором ОЭДФ и 3-Ю'3моль/л раствором АЛМ-10 был достигнут 61 %-ый уровень удаления хлорбензола за 43 часа. Удаление гидрофобных органических соединений в случае применения комбинированного электрокинетического метода происходит главным образом посредством электроосмотического потока, в котором осуществляется перемещение мицелл НПАВ, содержащих растворившиеся в них молекулы загрязнителя.