表面活性剂对废水金属离子

⑴ 哪些化学原料粉剂表面活性剂有去污

哪些化学原料粉剂表面活性剂有去污
表面活性剂是水剂清洗剂中的主要成分，通常使用的主要有以下品种。
(阴离子表面活性剂 目前洗涤剂中仍大量使用阴离子表面活性剂，而非离子表面活性剂的用量正在日益增加，阳离子和两性离子表面活性剂则使用量较少。这主要是由表面活性剂的性能和经济成本决定的
最早使用的阴离子表面活性剂是肥皂，曲于它对硬水比较敏感，生成的钙、镁皂会沉积在织物和洗涤用具的器壁上影响清洗效果，因此已被其他表面活性剂所取代。目前肥皂主要在粉状洗涤剂做泡抹调节剂使用，由于它易于与碱土金属离子结合，所以在与其他表面活性剂结合使用时，可起到“牺牲剂”作用，以保证其他表面活性剂作用充分发挥。
直链烷基苯磺酸钠盐(LAS) 由于有良好的水溶性，较好的去污和泡沫性，比四聚丙烯烷基苯磺酸盐(ABS)的生物降解性好，而且价格较低，所以是目前洗涤剂配方中使用最多的阴离子表面活性剂。
其他一些常用的阴离子表面活性剂有仲烷基磺酸盐(SAS)、α-烯烃磺酸盐(AOS)、醇硫酸盐(FAS)、-磺基脂肪酸酯盐(MES)、脂肪酸聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)，虽然可以渭单独作为洗涤剂主成分，但通常是与直链烷基苯磺酸盐配合使用。
其中仲烷基磺酸盐(SAS)水溶性比LAS好，不会水解广陛能稳定，常用于配制液体浙溜α-烯烃磺酸盐(AOS)抗硬水性、泡沫性、去污性好，对皮肤刺激性低牛因此多用于皮肤清洁剂。其中尤以含碳原子数在14~18的α-烯烃磺酸盐性能最好。
脂肪醇硫酸盐(FAS)是重垢洗涤剂中常用的阴离子表面活性剂，有去污力强的优点厂它的缺点是对硬水比较敏感，因此使用的配方中必须加螯合剂。
d-磺基脂肪酸酯盐(MES)是以油脂等天然原料制成的，生物降解性好，对人体安全，是近年来开发的新品种，随着人们对保护环境的重视，它日益受到人们的重视二MES是一种对硬水敏感性低、钙皂分散力好，洗涤性能优良的新品种，缺点是会水解，使用时要加入适当稳定剂。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)，兼有阴离子非离子表面活性剂的特点，在硬水中仍有较好的去污力，形成的泡沫稳定，在液体状态下有较高稳定性，因此广泛用于配制各种液体洗涤剂。
(2)非离子表面活性剂 洗涤剂中使用最多的非离子表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)。它在较低浓度下就有良好的去污能力和对污垢的分散力，而且抗硬水性能好，具有独特的抗污垢再沉积作用。
过去常使用的烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)虽然与脂肪醇，聚氧乙烯醚有类似的性能，但由于其生物降解性能差，目前在洗涤剂中用量正在减少。
烷醇酰胺配制的洗涤剂有丰富而稳定的泡沫，而且与其他表面活性剂有良好协同作、用，有利改进洗涤剂在低浓度和低温下的去污力，因此常做洗涤剂的配伍成分。
氧化胺水溶性好，与LAS配伍好，对皮肤刺激性低，有良好的泡沫稳定作用。缺点是热稳定性差，价格高，目前多用于配制液体洗涤剂。
两性离子表面活性剂虽然有良好的去污能力，但由于价格较高，目前只在个人卫生用品和特殊用途洗涤剂中有少量使用。阳离子表面活性剂去污性较差但柔软、杀菌、抗静电性能优良，因此把阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂配合可制成兼有洗涤功能与柔软、消毒双功能的洗涤剂。

⑵ 悬赏30分求论文“表面活性剂消除静电的应用”在先急等。3000字。限1天半时间

摘要：综述了生物表面活性剂的种类及其生产菌，介绍了目前常用的两种生产方法：微生物发酵法和酶法合成生物表面活性剂。总结了其在环境工程中的应用，如在废水处理中浮选去除重金属离子，在污染场地的生物修复中用于促进烷烃、多环芳烃(PAHs)的降解，修复受重金属污染的土壤等，并对今后的研究方向做了探讨。

关键词：生物表面活性剂 生物修复 重金属 多环芳烃

生物表面活性剂是微生物在一定条件下培养时，在代谢过程中分泌的具有表面活性的代谢产物。与化学合成表面活性剂相比，生物表面活性剂具有许多独特的属性，如：结构的多样性、生物可降解性、广泛的生物活性及对环境的温和性等[1]。由于化学合成表面活性剂受原材料、价格和产品性能等因素的影响，且在生产和使用过程中常会严重污染环境及危害人类健康。因此，随着人类环保和健康意识的增强，近二十多年来，对生物表面活性剂的研究日益增多，发展很快，国外已就多种生物表面活性剂及其生产工艺申请了专利[2]，如乙酸钙不动杆菌生产的一种胞外生物乳化剂已经有了成品出售。国内对生物表面活性剂的研制和开发应用起步较晚，但近年来也给予了高度重视，其中研究最多的就是生物表面活性剂在提高石油采收率以及生物修复中的应用。

1 生物表面活性剂的种类及其生产菌

1.1 生物表面活性剂的种类

化学合成表面活性剂通常是根据它们的极性基团来分类，而生物表面活性剂则通过它们的生化性质和生产菌的不同来区分。一般可分为五种类型：糖脂、磷脂和脂肪酸、脂肽和脂蛋白、聚合物和特殊表面活性剂[1]。

1.2 生物表面活性剂的生产菌

大多数生物表面活性剂是细菌、酵母菌和真菌的代谢产物。这些生产菌大多是从油类污染的湖泊、土壤或海洋中筛选得到的。如Banat等[3]从油泥污染的土壤中分离得到两株生物表面活性剂的菌株：芽孢杆菌AB-2和Y12-B。表1列出了一些主要的生物表面活性剂的种类及其生产菌[2,4]。

表1 生物表面活性剂的种类及其生产菌

生物表面活性剂
生产菌

海藻糖脂
石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus)

棒状杆菌(Corynebacterium spp.)

红平红球菌(Rhodococus erythropolis)

鼠李糖脂
铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)

槐糖脂
解脂假丝酵母(Candida lipolytica) 球拟酵母(Torulopsis bombicola)

葡萄糖、果糖、蔗糖脂
棒状杆菌(Corynebacterium spp.)

红平红球菌(R.. erythropolis)

纤维二糖脂
玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis)

脂多糖
乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus RAG1)

假单胞菌(Pseudomonas spp.)

脂肽
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)

地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis) 荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)

鸟氨酸，赖氨酸，缩氨酸
氧化硫硫杆菌(Thiobacillus thiooxidans)

盐屋链霉菌(Streptomyces sioyaensia)

葡萄糖杆菌(Gluconobacter cerinus)

磷脂
氧化硫硫杆菌(T. thiooxidans)

脂肪酸
野兔棒状杆菌(Corynebacterium lepus)

石蜡节杆菌(Arthrobacter paraffineus)

2 生物表面活性剂的生产

目前，可以通过两种途径生产生物表面活性剂:微生物发酵法和酶法。

采用发酵法生产时，生物表面活性剂的种类、产量主要取决于生产菌的种类、生长阶段，碳基质的性质，培养基中N、P 和金属离子Mg2+、Fe2+的浓度以及培养条件(pH、温度、搅拌速度等)。 如Davis等[5]在成批培养枯草芽孢杆菌时发现，在溶解氧耗尽和限氮条件下可得最大浓度(439.0 mg/L)的莎梵婷。Kitamoto等[6]利用南极假丝酵母的休止细胞生产甘露糖赤藓糖醇脂，对培养条件进行优化后，最高产量可达140 g/L。发酵法生产生物表面活性剂的优点在于生产费用低、种类多样和工艺简便等，便于大规模工业化生产，但产物的分离纯化成本较高。

与微生物发酵法相比，酶法合成的表面活性剂分子多是一些结构相对简单的分子，但同样具有优良的表面活性。其优点在于产物的提取费用低、次级结构改良方便、容易提纯以及固定化酶可重复使用等，且酶法合成的表面活性剂可用于生产高附加值产品，如药品组分。尽管现阶段酶制剂成本较高，但通过基因工程技术增强酶的稳定性与活性，有望降低其生产成本。

3 生物表面活性剂的提取

发酵产物的提取(也称下游处理)费用大约占总生产费用的60%，这是生物表面活性剂产品商业化的一个主要障碍。生物表面活性剂的最佳提取方法随发酵操作及其物理化学性质的不同而不同。其中溶剂萃取是最常用的提取方法，如Kuyukina等[7]利用甲基-叔丁基醚萃取红球菌生产的生物表面活性剂，可以获得较高产率10 mg/L。超滤是用于提取生物表面活性剂的一种新方法。Lin等[8]用分子量截止值为30000 Da的超滤膜从发酵液中提取枯草芽孢杆菌产生的脂肽类生物表面活性剂莎梵婷，收率达95%。Mattei等设计了一套连续提取生物表面活性剂的装置，应用切面流过滤法能连续提取产物，产率高达3 g/L[1]。能与连续发酵生产配套的产物提取方法有泡沫分离、离子交换树脂法等。Davis等[9]用泡沫分离法连续提取枯草芽孢杆菌产生的莎梵婷,收率达71.4%。鼠李糖脂的提取过程是先离心过滤除去细胞，再通过吸附色谱将鼠李糖脂浓缩在安珀莱特XAD-2树脂上，后用离子交换色谱法提纯，最后将液体蒸发和冷冻干燥可得纯度为90%的成品，收率达60%[2]。

4 生物表面活性剂在环境工程中的应用

许多化学合成表面活性剂由于难降解、有毒及在生态系统中的积累等性质而破坏生态环境，相比之下，生物表面活性剂则由于易生物降解、对生态环境无毒等特性而更适合于环境工程中污染治理。如：在废水处理工艺中可作为浮选捕收剂与带电胶粒相吸以除去有毒金属离子，修复受有机物和重金属污染的场地等。

4.1 在废水处理工艺中的应用

用生物法处理废水时，重金属离子对活性污泥中的微生物菌群常会产生抑制或毒害作用，因此，在用生物法处理含重金属离子的废水时须进行预处理。当前，常用氢氧化物沉淀法除去废水中的重金属离子，但其沉淀效率受氢氧化物溶解度的限制，应用效果不甚理想；浮选法用于废水预处理时又常因所用浮选捕收剂在其后续处理过程中难降解(如化学合成表面活性剂十二烷基磺酸钠)，易产生二次污染而受限制，因此，有必要开发易生物降解、对环境无毒害的替代品，而生物表面活性剂恰好具有这一优势。但是，国内外对这一方面的应用研究很少，直到最近才有报道。Zouboulis 等[10]研究了生物表面活性剂作为捕收剂除去广泛存在于工业废水中的两种有毒金属离子：Cr4＋和Zn2＋。结果表明,莎梵婷和地衣芽孢杆菌素在pH为4 时均能很好地从废水中分离吸附了Cr4＋的αFeO(OH)或Cr4＋与 FeCl3•6H2O形成的螯合物，极大地提高了Cr4＋(50 mg/L)的去除率，几乎可达100%；在pH为6时，莎梵婷对螯合物中的Zn2＋(50 mg/L)去除率高达96%，而在相同条件下，地衣芽孢杆菌素的处理效果不明显，去除率为50%左右。

⑶ 急!化学方法如何去除水中的镉离子以及化学方程式。感激不尽。

。胶团强化超滤技术能够有效去除水中的金属离子。在重金属离子废水中加入阴离子表面活性剂，当其浓度大于临界胶团浓度时，就会形成大量两亲性的聚集体，称为胶团。金属阳离子就会被带负电荷的胶团吸引而吸附在胶团表面。然后将溶液通过孔径小到可以截留胶团的超滤膜，被吸附的金属阳离子也就随之被截留了。未被截留的离子和表面活性剂单体透过超滤膜到渗透液侧。因此渗透液中就只含很低浓度的表面活性剂和金属离子了。

纳/微米炭材料吸附去除水中重金属离子：
不同pH下的q_m和K_F对在对应pH值下解离的官能团数量呈线性关系。以单位比表面积为单位进行比较，氧化后两种碳纳米管的吸附能力高于活性炭。 研究了化学气相沉积法制备的碳纳米管吸附Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)离子的行为发现pH值对Fe(Ⅲ)离子在碳纳米管上的吸附影响比Fe(Ⅱ)大。相同的平衡浓度下，碳管对Fe(Ⅲ)离子的吸附能力高于Fe(Ⅱ)。动力学研究表明，两种吸附质在碳纳米管上的吸附均可用准二级吸附动力学模型加以描述。热力学研究表明，Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)离子在氧化碳纳米管上吸附是一个自发的、吸热、熵增过程。 研究了多组分体系中镍、铜、锌及镉离子在碳纳米管表面竞争吸附规律，发现对于单组分和双组分体系，吸附量遵从如下顺序：Cu~(2+)Ni~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)；这和基于标准电极电势的离子氧化能力顺序一致。对于双组分、三组分和四组分体系，Langmuir模型可以较好地描述吸附剂对Cu~(2+)离子的吸附行为，而对于其他三种离子，吸附量出现了极大值。在三组分和四组分体中，除了Cu~(2+)离子外，其他三种离子的吸附量顺序如下：Cd~(2+)Zn~(2+)Ni~(2+)。多组分体系竞争吸附规律与离子的氧化还原特性及离子交换密切相关。

⑷ 重金属废水的处理方法

可分为两类：一是使废水中呈溶解状态的重金属转变成不溶的重金属化合物或元素，经沉淀和上浮从废水中去除，可应用中和沉淀法、硫化物沉淀法、上浮分离法、离子浮选法、电解沉淀或电解上浮法、隔膜电解法等；二是将废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，可应用反渗透法、电渗析法、蒸发法、离子交换法等。第一类方法特别是中和沉淀法、硫化物沉淀法和电解沉淀法应用最广。从重金属废水回用的角度看，第二类方法比第一类优越，因为用第二类方法处理，重金属是以原状浓缩，不添加任何化学药剂，可直接回用于生产过程。而用第一类方法，重金属要借助于多次使用的化学药剂，经过多次的化学形态的转化才能回收利用。一些重金属废水如电镀漂洗水用第二类方法回收，也容易实现闭路循环。但是第二类方法受到经济和技术上的一些限制，目前还不适于处理大流量的工业废水如矿冶废水。这类废水仍以化学沉淀为主要处理方法，并沿着有利于回收重金属的方向改进。
电解法：比较广泛地用于处理含氰的重金属废水。以电解氧化使氰分解和使重金属形成氢氧化物沉淀的方式去除废水中的氰和重金属。硫化汞废渣用电解法处理能高效地回收纯汞或汞化物。
上浮法：废水中的重金属氢氧化物和硫化物还可用鼓气上浮法去除，其中以加压溶气上浮法最为有效。电解上浮法能有效地处理多种重金属废水，特别是含有重金属络合物的废水。这是因为在电解过程中能将重金属络合物氧化分解生成重金属氢氧化物，它们能被铝或铁阳极溶解形成的活性氢氧化铝或氢氧化铁吸附，在共沉作用下完全沉淀。废水中的油类和有机杂质也能被吸附，并借助阴极上产生的细小氢气泡浮上水面。此法处理效率高，在电镀废水处理中往往作为中和沉淀处理后的进一步净化处理措施。
离子浮选法：往重金属废水中投加阴离子表面活性剂，如黄原酸钠、十二烷基苯磺酸钠、明胶等，与其中的重金属离子形成具有表面活性的络合物或螯合物。不同的表面活性剂对不同的金属离子或同一种表面活性剂在不同的pH值等条件下对不同的重金属离子具有选择络合性，从而可对废水中的重金属进行浮选分离。此法可用于处理矿冶废水。
离子交换和吸附：废水中的重金属如果以阳离子形式存在，用阳离子交换树脂或其他阳离子交换剂处理；如果以阴离子形式存在，如氯碱工业的含汞废水中的氯化汞络合阴离子（HgCl4）-2，氰化电镀废水中的重金属氰化络合阴离子Zn(CN)厈、Cd(CN)+、Cu(CN)，含铬废水中的铬酸根阴离子CrO-，则用阴离子交换树脂处理。
活性炭能在酸性(pH值2～3)条件下从低浓度含铬废水中有效地去除铬。含硫活性炭能有效地去除废水中的汞。活性炭还可用于处理含锌和铜的电镀废水。活性炭能吸附CN-,并在有Cu2+和O2存在的条件下使CN-氧化，从而使吸附CN-的部位得到再生。
膜法：主要有电渗析和反渗透法。电渗析的特点是浓缩倍数有限,须经多级电渗析处理,才能把废水中有用物质浓缩到可回用的程度。反渗透法用于处理镀镍、镀铜、镀锌、镀镉等电镀漂洗废水。对镍、铜、锌、镉等离子的去除率大都大于99%。因此重金属废水通过反渗透处理就能浓缩和回用重金属，反渗透水（产水）质量好时也可回用。
纳米重金属水处理技术：
纳米材料因其比表面积远超普通材料，故同一种物质将会显示出不同的物化特型，很多新型的纳米材料都不断地在水处理行业中实验、实践。被环保部、科技部、工信部、财政部四部委联合审批立项为“2011年国家重大科技成果转化项目”———纳米水处理工艺及系列产品，在江西铜业股份有限公司应用取得了历史性的突破，填补了国内空白 。
国内通常采用的重金属废水处理方法，包括石灰中和法和硫化法等。这些传统的处理工艺，虽然可以将废水中的重金属去除掉，但是处理效果并不稳定，处理后回收的清水水质仍难以确保稳定达标排放，而且还会产生二次污染。纳米重金属水处理技术不仅能使处理后的出水水质优于国家规定的排放标准且稳定可靠，投资成本和运行成本较低，与水中重金属离子反应快，吸附、处理容量是普通材料的10倍到1000倍，而且使沉淀的污泥量较传统工艺降低50%以上，污泥中杂质也少，有利于后续处理和资源回收。有数据显示，同样是每日处理300立方米重金属污水量，传统工艺每天要产生25吨石灰渣污泥，而采用纳米技术后每月只产生25吨纳米金属泥。尤其值得关注的是，这种污泥中的重金属单位含量提高了30倍。若以铜冶炼厂的废水处理为例，其回收的纳米铜泥品位已达到20%，完全可以作为铜矿资源再生利用。