水中十二烷基苯磺酸钠的降解方法

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1、水中十二烷基苯磺酸钠的降解方法LUO Sha-jie;CAO Xiu-jun;LI Dong-mei;CHEN Yan;JING Lin;LUO Yuan【摘要】作为一种阴离子表面活性剂汁二烷基苯磺酸钠(SDBS)在人们日常生活中 应用广泛然而,SDBS会对水质造成重大污染，严重破坏水体生态系统,从而影响人类 健康.详细介绍了十二烷基苯磺酸钠的性能特点,并综述了十二烷基苯磺酸钠的降解 方法,通过一系列降解方法的分析与对比,为后续十二烷基苯磺酸钠的降解研究提供 导向作用.【期刊名称】 化学与生物工程【年(卷),期】 2019(036)001【总页数】7页(P61-67)【关键词】 阴离子表面活性

2、剂;十二烷基苯磺酸钠;降解;导向作用【作 者】 LUO Sha-jie;CAO Xiu-jun;LI Dong-mei;CHEN Yan;JING Lin;LUOYuan【作者单位】 ;【正文语种】 中 文【中图分类】 O65十二烷基苯磺酸钠(SDBS)是一种常用的阴离子表面活性剂，其耐酸碱能力较强，不与水中的钙、镁等离子生成沉淀，具有高效的去污性能。同时，SDBS具有优良的分散、抗静电等特性，被广泛应用于工业、农业及日常生活中1。然而,SDBS 的危害极大，排放到水中难以在自然环境中自然降解，易使水产生异味和大量泡沫， 影响水体的氧气交换，加快水体富氧化速率，产生生物毒性。SDBS随饮用水进

3、入 人体能刺激体重增加、加快肝脏合成胆固醇的速度2。陈清香等3研究发现，SDBS对水中正常生活生物如海洋桡足类生物有急性毒性作用。更有研究4表明 直链型烷基苯磺酸钠(LAS )能使小鼠精子畸变率明显提高。因此，通过有效的生物、 物理或化学方法促进水体中 SDBS 的降解来改善水体环境，对人类健康至关重要。 目前，SDBS的降解方法主要有物理吸附法、超声波法、微生物降解法、催化氧化 法、泡沫分离法、沉淀法、膜分离法等，作者综述了这些降解方法的研究进展，为 SDBS的降解研究提供导向作用。1 物理吸附法物理吸附法是指在分子间相互作用下，将SDBS吸附在固体吸附剂表面的一种方 法。比较常用的吸附剂主

4、要有硅藻土、活性炭、高岭土等5。刘文杰等6对比了 活性炭、活化煤、石油焦对LAS的吸附能力，结果显示，活性炭对LAS的吸附能 力远高于活化煤和石油焦。陈家梅等7研究了沸石对LAS的吸附，结果表明，沸 石对LAS的吸附作用较差，其平均吸附率仅为60.4%。Taffarel等8将十六烷基 三甲基溴化铵(CTAB)改性的天然矿石应用于SDBS的吸附，吸附量最大可达30.7 mgg-1。黄晓东等9用季铵盐壳聚糖膜对水体中的SDBS进行吸附，在pH值为 4.0、吸附时间为120 min的最佳条件下，季铵盐壳聚糖膜对SDBS具有良好的吸 附作用。黄晓东等10研究了改性香菇下脚料吸附剂对SDBS的吸附性能，

5、结果表 明，在pH值为4.0、吸附时间为60 min的最佳条件下，改性香菇下脚料吸附剂 对SDBS具有良好的吸附作用，且吸附过程符合准二级动力学方程。荆迎军等11 采用乳化交联法制备交联型壳聚糖微球，并采用接枝法将聚乙烯亚胺接枝到壳聚糖 微球表面，得到具有支链结构、可离子交换的交联型壳聚糖微球。在酸性条件下， 交联型壳聚糖微球的胺基质子化，能与溶液中的阴离子吸附结合，对SDBS有良 好的吸附能力，且随着离子交换量的增大，交联型壳聚糖微球对SDBS的吸附能 力逐渐增强。当离子交换量为1 275 molg-1时，交联型壳聚糖微球对SDBS的 吸附量达到最大，为1 487.61 mgg-1。经吸附、

6、脱附7次后，吸附量只下降了 17.8%，表明其具有良好的重复使用性。龙森等12以氧氯化锆(ZrOCl28H2O)为 前驱体，提纯的钠基蒙脱石(Na-mt)为基质，成功制备了锆柱撑蒙脱石(Zr-pmtn) 材料。当吸附时间为30 min、吸附材料用量为0.2 g、初始温度为20 C、pH值 为8.6时，Zr-pmtn对SDBS的降解率达到92.3%。除此之外，亦有复合金属氧 化物、纳米Fe3O4等13-14吸附材料去除SDBS的报道。物理吸附法作为去除 有机污染物的一种方法，简单易行，便于操作。但是该方法原材料用量较大，成本 相对较高，工艺处理繁琐，且再生能耗大，吸附剂难以再次利用，二次污染问题

7、没 有得到彻底解决，限制了其广泛应用。2 超声波法 超声波法是指在适合的酸碱条件下，利用超声作用，将溶液中大分子污染物分解成 小分子物质的一种方法。该技术用于降解SDBS，对净化环境具有重要意义。蒋永 生等15通过超声波法降解废水中的SDBS，随超声时间的延长，SDBS降解率增 大，当超声时间为75 min时，SDBS降解率为71.5% ；继续延长超声时间， SDBS降解率变化不明显。孙红杰等16采用超声与Fenton试剂联合对水中 SDBS进行降解研究，结果表明,在超声频率为59 kHz、反应时间为45 min、溶 液初始pH值为3的条件下，FeSO4和H2O2浓度分别为0.65 gL-1和

8、1.2 gL- 1时，SDBS降解率最大，可以达到80%。赵景联等17在超声波的辅助作用下， 联合 Fenton 试剂对水中直链型 SDBS 的降解进行了研究，当超声频率为 40 kHz 超声时间为15 min、溶液温度为95 C、pH值为3.0、LAS初始浓度为200 mgL-1、FeSO4和H2O2的浓度分别为0.65 gL-1与1.2 gL-1时,LAS降解率 高达99.31%。向丽君18利用超声波辅助法，探讨了固定化铜绿假单胞菌对LAS 的降解率。结果表明，当固定化铜绿假单胞菌质量浓度为30 100 mgL-1时， 超声波与固定化铜绿假单胞菌对LAS的降解率明显高于未加载超声波的固定化

9、铜 绿假单胞菌。一般来说，超声波法是一种相对简便的方法，且SDBS降解率一般 随着超声功率的增大而增大。然而，单独使用超声波完全降解有机污染物一般耗能 非常大，反应周期长。在国外，超声波降解有机物一般作为一种有效的辅助降解手 段，并不单独使用。3 微生物降解法 微生物降解法是国内外比较常用的降解方法，其主要机理为：在微生物存在条件下，SDBS上烷基链发生氧化或者磺化反应，分解成小分子，从而达到降解的目的。微 生物降解法一般不引起二次污染。目前，主要通过筛选最有效的降解菌来提高微生 物对SDBS的降解率。Denger等19在城市污水处理厂中分离出拜氏梭菌EV4， 该菌株能有效促进SDBS的降解。

10、刘秀荣等20通过采集水样及土壤样品，分离出 了 2株菌株（产检杆菌与芽抱杆菌），其对废水中的SDBS均具有一定降解作用。刘 庆都等21从SDBS污染的土壤中筛选出3株高效降解SDBS的菌株（荧光假单胞 杆菌P-11、芽抱杆菌B-24、气单胞菌A-2）。3株菌株在含40 mgL-1 SDBS的 培养基上，于28 C培养72 h,对SDBS的降解率均超过95%。温钢等22通过 富集、分离和纯化从受洗涤剂污染的环境中筛选出2株能以SDBS为唯一碳源的 菌株（黄杆菌MB3、琼斯氏菌MB4），当SDBS浓度为100 mgL-1时，黄杆菌 MB3、琼斯氏菌MB4对SDBS的降解率分别为70.8%和71.7

11、%。孙德坤等23 从污水中分离出人苍白杆菌，并应用其对LAS的降解进行了研究，结果表明，在 温度为30 C、pH值为7.0、LAS浓度低于1 000 mgL-1时，LAS降解率达80% 以上。吴楚24也在污水中分离出人苍白杆菌，其对LAS的降解规律与孙德坤等 的研究结果一致。昌艳萍等25通过富集、分离与纯化的方法从长期受洗涤剂、除 草剂和有机磷污染的土壤中分离出了 4株能以SDBS为唯一碳源的菌株，并测定 了这4株菌株对SDBS的降解能力。结果显示，当SDBS质量浓度达500 mgL-1 时，有 2 株菌株对 SDBS 的降解率能达到 90%以上。刘伟等26利用富集、分离、 纯化的方法从长期受

12、洗涤剂浸泡的污泥中分离出1株对LAS具有较强降解能力的 菌株。并对该菌的形态与生化特性进行分析，初步鉴定其为黄细胞菌属。且当pH 值为5.0 7.5、LAS浓度为150 mgL-1时，该菌对LAS的降解率可达87.6%。 4催化氧化法 催化氧化法一般分为化学试剂氧化法、光催化氧化法和电催化氧化法。化学试剂氧化法一般通过使用催化剂与氧化剂来降解SDBS。王效承等27利用自 制催化剂与次氯酸钠催化氧化SDBS，结果表明，SDBS在自制催化剂与次氯酸钠 氧化作用下，其降解率达到80%左右。魏明红等28利用Fe3O4纳米粒子催化 H2O2来降解SDBS，结果显示，在Fe3O4纳米粒子及H2O2存在下，

13、SDBS降 解率高达84%。康静文等29采用混合催化剂Ni2O3-CuO和氧化剂H2O2对水 中LAS进行了催化氧化降解实验，并研究了 H2O2浓度、溶液pH值、温度等对 LAS降解的影响，结果表明，在最佳反应条件下,LAS降解率达到99.5%。高建 峰等30采用混合催化剂NiO/活性炭和氧化剂H2O2催化降解LAS，当H2O2浓 度为4.9 mmolL-1、溶液温度为50 C、pH值为3.04.0、反应时间为2.0 h时， LAS降解率为80%。光催化氧化法主要是利用光及催化剂来降解SDBS。光催化氧化法是目前研究较多 的一种方法，主要包括半导体材料及其复合材料等光催化氧化SDBS，其中以

14、TiO2及其复合材料为典型代表。TiO2光催化氧化表面活性剂具有无毒、快速、适 用底物广、矿化彻底、可固定、无二次污染等优点，受到很多研究者的关注31。 赵玲等2用TiO2作为光催化氧化的催化剂，SDBS降解率达到81%。王君等32 以锐钛矿型TiO2为催化剂，通过低功率超声波降解水中的SDBS。在最佳的 SDBS初始浓度、锐钛矿型TiO2用量、超声功率、温度及pH值条件下，通过导 数分光光度法测定发现，SDBS在300 min内几乎全部降解。叶映雪33以玻璃 珠为载体，用溶胶-凝胶法成功制备了二氧化钍和三氧化二钕复合二氧化钛膜，并 应用该膜对水中的SDBS进行了固定相光催化氧化实验。当二氧化

15、钍含量为TiO2 的2%、三氧化二钕含量为TiO2的1%时，SDBS最高降解率分别为同等条件下 TiO2的2.3倍和1.6倍。邵颖等34以多孔阳极氧化铝为模板制备了 TiO2纳米管， 并对比 TiO2 膜研究了 TiO2 纳米管对低浓度 SDBS 的光催化降解作用，结果表明， TiO2纳米管具有更优异的光催化效果。温淑瑶等35-36研究了温度与紫外光强度 对TiO2-膨润土降解SDBS的影响。结果表明，在相同光强紫外光照射下，温度对 TiO2-膨润土降解SDBS的影响不明显，但对溶液的COD值影响较大，温度越高， 溶液的COD值下降越多；紫外光强度对SDBS降解有较大影响，当紫外光强度越 大时

16、，SDBS降解率越高，溶液的COD值下降越快；在不同光强条件下，SDBS 的降解反应均为一级反应，且随着紫外光强度的增大，其光催化反应速率常数增大。 温淑瑶等37研究了回收TiO2-膨润土对水中SDBS的降解，相比于一次使用的 TiO2-膨润土，回收再次使用的TiO2-膨润土对水中SDBS的降解率有所降低，但 仍可以重复使用。范宇等38应用TiO2在H2O2存在下对SDBS的光催化降解进 行了研究，结果表明,SDBS的初始浓度对其降解率影响较大，H2O2的加入能显 著提高SDBS的降解率。电催化氧化法主要是通过电极上的化学反应直接或间接降解SDBS的一种方法。 现阶段电催化氧化法主要集中于微电

17、解法的研究，此法操作简单，对设备要求低， 但是能耗相对较大，因而关于其研究还十分有限。夏庆余等39以低碳钢、高碳钢 和灰铸铁为阳极电解制备了高铁酸盐，高铁酸盐对模拟废水中的SDBS最高降解 率为90%左右。陈玉峰等40以电解法生成Fenton试剂，并探讨了 Fenton试剂 对SDBS降解的影响。结果表明，Fenton试剂对SDBS的降解率最高达80%左右， 且SDBS最终被分解为H2O和CO2等小分子物质。董晓清等41 采用微电解法 考察了 pH值、进水浓度、曝气量、空床停留时间等因素对模拟废水中SDBS降解 的影响。当模拟废水pH值为3、填料体积为500 mL、进水浓度为500 mgL-1

18、、 空床停留时间为2 h时，SDBS降解率为72%左右。继续在反应出水中投加石灰， 可使SDBS降解率达80% 90%。5 泡沫分离法泡沫分离法去除SDBS是指向含有SDBS的泡沫中通入空气，将SDBS吸附在气 泡表面，浓缩后将SDBS分离出来。泡沫分离法操作简单，目前已实现工业化应 用。相比其它方法，泡沫分离法对SDBS去除率相对较低，仅为50%左右42。 林喆等43向含有LAS的废水中通入空气，并将形成的泡沫层与固定化微生物接 触，结果显示，微生物的加入有利于LAS的降解。董红星44亦利用泡沫分离法 去除水中SDBS，去除率最高可达97.3%。6 沉淀法 沉淀法也是工业上应用比较成熟的一种

19、污水处理方法，主要分为絮凝沉淀法和混凝 沉淀法。絮凝是指将絮凝剂加入水中，一般包括胶体颗粒脱稳、形成絮凝物、相互 吸附、沉降分离等过程。混凝则是指将混凝剂加入水中，一般包括胶体分散脱稳、 凝聚等过程。王中平等45将絮凝剂苯丙醇胺加入到经过破乳处理的 T105 废水中， 废水的含油量及COD值均大幅度降低。任刚等46直接用混凝剂硫酸铝、苯丙醇 胺、氯化铁与硫酸亚铁对LAS进行处理，结果显示，该混凝剂对SDBS具有较好 的去除效果。7 膜分离法 膜分离法是指利用选择透过性薄膜将溶液中的某些组分隔开的方法。一般来说，膜 处理法对SDBS去除率较高，但膜极易受到污染，难以二次应用。Rozzi等47将

20、陶瓷微滤和纳滤相结合来处理纺织废水，纺织废水中的LAS去除率达到97%。董 德明等48通过模拟实验研究了光照条件下不同活性（有活性与无活性）的自然水体 生物膜对SDBS降解的影响。结果表明，在光照条件下，有活性的自然水体生物 膜能够生成H2O2，能有效促进SDBS的降解。李明等49考察了在光照和无光照 条件下，不同活性（有活性与无活性）和不同形态（聚集态和分散态）的自然水体生物 膜对SDBS降解的影响。结果显示，具有生物活性的自然水体生物膜在光照和无 光照条件下均能生成一定量的H2O2 ；生物膜的形态对H2O2生成和SDBS降解 有较大影响。相比分散型生物膜，聚集态生物膜的H2O2生成量较多，

21、SDBS去 除率则较小。张洁欣等50采用等离子体技术处理聚砜荷电膜，将处理后的荷电膜 对SDBS进行截留测试。当SDBS初始浓度最低（40 mgL-1 ）时，其对SDBS的截 留率最高，为85.7%。8结语 微生物降解法、泡沫分离法和沉淀法工艺简单、设备成本相对较低，工业中一般使 用这几种方法来去除水中的SDBS，但一般均存在SDBS去除效果相对较差的缺点; 物理吸附法、膜分离法对SDBS去除效率较高，但难以二次应用；超声波法对 SDBS降解效果较好，但能耗大，一般作为辅助手段，并不单独使用；催化氧化法 是一种新型方法，现仍处于实验室研究阶段。因而，将多种降解技术相结合，发挥 其不同优势，避免

22、其劣势，开发出一种低成本、高效、操作便捷的SDBS降解方 法将是研究者今后工作的重点。参考文献：相关文献】1王升文新方法合成十二烷基苯磺酸钠J.化工中间体，2010(4):33-36.WANG S W.A novel synthesis of sodium dodecyl benzene sulfonateJ.Chemical Intermediate，2010(4):33-36.2 赵玲，尹平河,欧云付十二烷基苯磺酸钠的光催化氧化J.城市环境与城市生态,2004 , 17(3):27- 29.ZHAO L,YIN P H,OU Y F.Photodegration of sodium dod

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24、DS) to the copepod,Pseudodiaptomus annandaleiJ.Asian Journal of Ecotoxicology,2010,5(1):76-82.4 蒋俊怡，任春娥,韩海燕，等十二烷基苯磺酸钠对雄性染毒小鼠子代生精功能的影响J.潍坊医学院 学报,2013,35(4):244-245.JIANG J Y,REN C E,HAN H Y,et al.Study on LAS to spermatogenic function of male off spring miceJ.Acta Academiae Medicinae Weifang,2013,35(

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