聚醚硫酸钠溶液对染料污染土壤中染料的洗脱作用

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.240272

摘要/Abstract

摘要：

工业染料的污染有害于土壤生态，非离子表面活性剂对染料的脱附力高但在土壤中的残留率也高，阴离子表面活性剂对非阳离子染料的脱附力低但在土壤中的残留率也低。将二者复配可以保留各自的优点，而集二者结构特征为一身的阴非离子表面活性剂对土壤中染料的洗脱作用以及修复土壤作用尚待探究。本实验以甲基橙和茜素红分别构建疏/亲水性染料的污染土壤模型，以经典的阴非离子表面活性剂十二烷基聚氧乙烯硫酸钠（SLES）为对照，研究一种新型阴非离子表面活性剂壬基环己醇聚氧乙烯醚硫酸钠（NCEO₅S）和对污染土壤中的染料洗脱作用。结果表明，pH=8，污染土壤与NCEO₅S固液质量比为1∶10（g/g），25 ℃下质量分数1%的NCEO₅S溶液对污染土壤中甲基橙和茜素红的去除率分别可达94.34%、97.66%，而相同条件下的SLES溶液对2种土壤中污染物的去除率分别为88.61%和91.23%。 NCEO₅S表现出了比SLES略微优异的洗脱污染土壤中染料的能力，而且残留量较低。

关键词: 壬基环己醇聚氧乙烯醚硫酸钠, 十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠, 染料, 土壤, 洗脱

Abstract:

The contamination caused by industrial dyes is harmful to soil ecology. Nonionic surfactants exhibit high desorption ability towards dyes but leave a high residual content in soil， and anionic surfactants present lower elution efficiency on dyes other than cationic ones but remain less in soil. The combination of these two types of surfactants could retain the advantages of both， whereas the anionic-nonionic surfactant that combines the structural characteristics of both requires further exploration for its elution and remediation effect in dye-contaminated soil remediation. In this experiment， the hydrophobic/hydrophilic dye-contaminated soil models were established using methyl orange and alizarin red， and the performance of a novel anionic-nonionic surfactant， sodium nonylcyclohexanol ethoxysulfate（NCEO₅S） in dye elution from contaminated soil was investigated， with a classic surfactant sodium laureth sulfate （SLES） as a control. The results indicate that the elution efficiency for methyl orange and alizarine red from contaminated soil reached 94.34% and 97.66% respectively， with 1% of NCEO₅S solution and solid-liquid mass ratio of 1∶10（g/g） at pH 8 and 25 ℃. Under the same conditions， the elution efficiencies of SLES were 88.61% and 91.23%， respectively. The results reveal that NCEO₅S exhibited slightly better ability to elute dyes from contaminated soil than SLES， with less residue remaining in soil.

Key words: Sodium nonylcyclohexanol ethoxysulfate, Sodium laureth sulfate, Dye, Soil, Elution

中图分类号:

O647

张永金, 史立文, 邹欢金, 周卓愉, 刘建益, 胡学一, 夏咏梅. 聚醚硫酸钠溶液对染料污染土壤中染料的洗脱作用[J]. 应用化学, 2025, 42(2): 230-237.

Yong-Jin ZHANG, Li-Wen SHI, Huan-Jin ZOU, Zhuo-Yu ZHOU, Jian-Yi LIU, Xue-Yi HU, Yong-Mei XIA. Elution Effect of Sodium Polyether Sulfate Solution on Dyes from Dye-Contaminated Soil[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2025, 42(2): 230-237.

图/表 6

图1 甲基橙（A）、茜素红（B）、NCEO5S（C）和SLES（D）的分子结构

Fig.1 Molecular structural of methyl orange （A）， alizarin red （B）， NCEO5S （C） and SLES （D）

图2 甲基橙（A）和茜素红（C）的紫外-可见光谱全波长扫描图，及其在464 nm （B）和262 nm （D）处的标准曲线

Fig.2 UV-Vis spectra of methyl orange （A） and alizarin red （C） and standard curves 464 nm （B） and 262 nm （D）

图3 染料污染土壤的理论吸附量与实际吸附量对比（A）、空白溶液与1%SELS溶液脱除甲基橙（B）及茜素红（C）的对比

Fig.3 Theoretical and actual adsorption of dye-contaminated soil （A）， comparison of methyl orange （B） and alizarin red （C） removed from blank solution and 1%SELS solution

图4 表面活性剂质量分数（A）、pH值（B）、固液比（C）和洗脱时间（D）对污染土壤中甲基橙洗脱率的影响Elution time for Fig.4A, 4B, and 4C is 24 h; C0(methyl orange) = 4897 mg/kg, pH=8, 25 ℃

Fig.4 Effect of surfactant mass fraction （A）， pH （B）， solid-liquid ratio （C）， and elution time （D） on the elution rate of methyl orange from contaminated soil

图5 表面活性剂质量分数（A）、pH值（B）、固液比（C）和洗脱时间（D）对污染土壤中茜素红洗脱率的影响Elution time for Fig.5A, 5B, and 5C is 24 h; C0(alizarin red) =4020 mg/kg, pH=8, 25 ℃

Fig.5 Effect of surfactant mass fraction （A）， pH （B）， solid-liquid ratio （C）， and elution time （D） on the elution rate of alizarin red from contaminated soil

图6 未污染土壤及其经1%NCEO5S洗涤后土壤的TGA曲线

Fig.6 TGA curves of uncontaminated soil and uncontaminated soil washed with 1%NCEO5S

参考文献 21

1	MON P P， CHO P P， CHANDANA L， et al. Biowaste-derived Ni/NiO decorated-2D biochar for adsorption of methyl orange［J］. J Environ Manage， 2023， 344： 118418.
2	BELKASSA K， KHELIFA M， BATONNEAU-GENER I， et al. Understanding of the mechanism of crystal violet adsorption on modified halloysite： hydrophobicity， performance， and interaction［J］. J Hazard Mater， 2021， 415： 125656.
3	SHANKAR V U， ALANAZI A K， SENTHIL KUMAR P， et al. An efficient electrochemical degradation of toxic pollutants in wastewater using BiOBr/BiVO₄ hierarchical structured electrode material［J］. Chemosphere， 2023， 338： 139619.
4	OLUSEGUN S J， MOHALLEM N D S. Comparative adsorption mechanism of doxycycline and Congo red using synthesized kaolinite supported CoFe₂O₄ nanoparticles［J］. Environ Pollut， 2020， 260： 114019.
5	TANAYA K， KUMARI A， SINGH A K， et al. Bioremediation： an economical approach for treatment of textile dye effluent［J］. Water Air Soil Pollut， 2024， 235（8）： 516.
6	KAUSHAL S， BANO K， KUMAR R. Metal-organic framework as an efficient photocatalyst［M］. Metal Organic Frameworks： Fundamentals to Advanced. Elsevier， 2024： 325-346.
7	WU Z， ZHU Z Q， MA J P， et al. High piezo-photocatalysis of BaTiO₃ nanofibers for organic dye decomposition［J］. Surf Interfaces， 2024， 48： 104308.
8	SAMAL K， DAS C， MOHANTY K. Eco-friendly biosurfactant saponin for the solubilization of cationic and anionic dyes in aqueous system［J］. Dyes Pigm， 2017， 140： 100-108.
9	NGO T M V， TRUONG T H， NGUYEN T H L， et al. Surface modified laterite soil with an anionic surfactant for the removal of a cationic dye （crystal violet） from an aqueous solution［J］. Water Air Soil Pollut， 2020， 231（6）： 285.
10	PHAM T D， PHAM T T， PHAN M N， et al. Adsorption characteristics of anionic surfactant onto laterite soil with differently charged surfaces and application for cationic dye removal［J］. J Mol Liq， 2020， 301： 112456.
11	KUMAR A， MOHAN D， PARAMKUSAM B R， et al. Efficacy of surfactants in the sustainable restoration of the geotechnical properties of diesel-contaminated soil［J］. Int J Environ Sci Technol， 2023， 21（1）： 867-874.
12	RITORE E， COQUELET B， ARNAIZ C， et al. Guidelines for surfactant selection to treat petroleum hydrocarbon-contaminated soils［J］. Environ Sci Pollut R， 2022， 29（5）： 7639-7651.
13	VAZQUEZ-VELEZ E， MONZON-MENDOZA J， MARTINEZ H， et al. Synthesis of non-ionic， cationic， and anionic surfactant from coconut oil for remediation of diesel contaminated soil［J］. Rev Mex Ing Quim， 2022， 21（3）： IA2776.
14	ZHANG M， ZHU L. Effect of SDBS-Tween 80 mixed surfactants on the distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil-water system［J］. J Soil Sediment， 2010， 10（6）： 1123-1130.
15	黄昭露. 表面活性剂清洗柴油污染土壤的增效机制及二次污染阻控研究［D］. 上海：东华大学， 2020.
	HUANG Z L. Enhancement mechanisms of diesel contaminated soil washing/flushing with surfactants and additives and prevention of the secondary pollution［D］. Shanghai： Donghua University， 2020.
16	刘建益，钱飞，方银军，等. 壬基环己醇聚氧乙烯醚硫酸钠的合成及性能［J］. 精细化工， 2024， 41（1）： 121-126， 221.
	LIU J Y， QIAN F， FANG Y J， et al. Synthesis and properties of sodium nonylcyclohexanol ethoxylates sulfate［J］. Fine Chem， 2024， 41（1）： 121-126， 221.
17	CESCHIA E， HARJANI J R， LIANG C， et al. Switchable anionic surfactants for the remediation of oil-contaminated sand by soil washing［J］. RSC Adv， 2014， 4（9）： 4638-4645.
18	OAKES J， GRATTON P. Solubilisation of dyes by surfactant micelles. part 1： molecular interactions of azo dyes with nonionic and anionic surfactants［J］. Color Technol， 2003， 119（2）： 91-99.
19	TEHRANI-BAGHA A R， HOLMBERG K. Solubilization of hydrophobic dyes in surfactant solutions［J］. Materials， 2013， 6（2）： 580-608.
20	VINAROV Z， KATEV V， RADEVA D， et al. Micellar solubilization of poorly water-soluble drugs： effect of surfactant and solubilizate molecular structure［J］. Drug Dev Ind Pharm， 2018， 44（4）： 677-686.
21	胡益涛. 壬基环己醇聚氧乙烯醚的合成与性能研究［D］. 无锡：江南大学， 2020.
	HU Y T. Synthesis and properties of nonylcyclohexanol polyoxyethylene ether［D］. Wuxi： Jiangnan University， 2020.

编辑推荐 0

Metrics

阅读次数

全文

HTML			PDF

最新录用	在线预览	正式出版	最新录用	在线预览	正式出版
0	0	2	0	0	13

来源	本网站	其他网站

次数	14	1
比例	93%	7%

摘要

最新录用	在线预览	正式出版

0	0	46

	来源	本网站

	次数	46
	比例	100%

[1]	彭秀英, 高小艳, 王松柏, 刘福. 掺杂型三维多孔纳米镍催化偶氮染料脱色性能[J]. 应用化学, 2024, 41(4): 557-567.
[2]	沈彦龙, 程立业, 孟祥茹, 李琼, 杜连云, 王恩鹏, 陈长宝. 人参连作土壤对不同生育期人参生长发育及抗氧化系统的影响[J]. 应用化学, 2023, 40(1): 109-115.
[3]	刘盛杰, 叶永杰, 刘银怡, 林淑满, 谢浩源, 刘文婷, 许伟钦. 基于泡沫铜的多孔碳均匀负载Cu₃P纳米颗粒的制备及其光催化降解染料性能[J]. 应用化学, 2022, 39(7): 1090-1097.
[4]	徐一鑫, 王爽, 全静, 高婉婷, 宋天群, 杨梅. 二硫化钼量子点/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其光催化降解有机染料、四环素和Cr（VI）[J]. 应用化学, 2022, 39(5): 769-778.
[5]	刘静婉, 李琼, 张涛, 王恩鹏, 王欢, 陈雪, 陈长宝. 从改良土壤角度探索人参连作障碍解决方法的研究进展[J]. 应用化学, 2022, 39(12): 1818-1832.
[6]	武彧, 刘家成. 倒插式配位自组装染料敏化太阳能电池的制备与表征[J]. 应用化学, 2021, 38(11): 1494-1502.
[7]	林泳岑, 董雪, 马玉芹, 赵朗. 具有染料选择吸附性的衍生于沸石咪唑酯骨架-67的NiCo-层状双氢氧化物设计与合成[J]. 应用化学, 2020, 37(6): 683-694.
[8]	邱娜, 史霄, 杨艺一, 宋男男, 李佳佳, 葛振英, 张磊. 双亲性三甲川菁染料的合成及抗结直肠癌活性[J]. 应用化学, 2020, 37(11): 0-0.
[9]	邱娜, 史霄, 杨艺一, 宋男男, 李佳佳, 葛振英, 张磊. 双亲性三甲川菁染料的合成及抗结直肠癌活性[J]. 应用化学, 2020, 37(11): 1262-1267.
[10]	周耀, 罗紫晴, 周佳伶, 袁霖, 李中燕. 基于二肽的相选择胶凝剂对水中油污和有毒染料的清污性能[J]. 应用化学, 2020, 37(11): 1276-1284.
[11]	盛磊,李廷鱼,郭丽芳,李刚,张文栋. 功能化多壁碳纳米管填充的凝胶电解质在染料敏化太阳能电池的应用[J]. 应用化学, 2019, 36(7): 815-822.
[12]	周凯,翁莹,侯青青,娄本勇. 黄连素-染料木素有机盐水合物的制备、晶体结构及溶解性[J]. 应用化学, 2019, 36(2): 230-235.
[13]	王星月, 张世越, 曲卫东, 贡卫涛, 宁桂玲. 柱芳烃基多孔聚合物的制备及其吸附性能[J]. 应用化学, 2019, 36(10): 1147-1154.
[14]	杨梅,时振领,徐楠,毛丹,王丹. 染料敏化太阳能电池中空微/纳结构光阳极材料研究进展[J]. 应用化学, 2018, 35(8): 902-915.
[15]	王悦,蔡辰,刘惠玲,孙丽,李彦超,孟昭虹. 超声辅助提取-固相萃取土壤中头孢菌素C的高效液相色谱法定量检测[J]. 应用化学, 2018, 35(6): 722-728.