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邻苯二甲酸二丁酯在海洋沉积物上的吸附行为*

2012-01-08杨桂朋曹晓燕

关键词:吸附平衡等温线邻苯二甲酸

李 泉,杨桂朋,曹晓燕

(中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛266100)

邻苯二甲酸二丁酯在海洋沉积物上的吸附行为*

李 泉,杨桂朋**,曹晓燕

(中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室,山东青岛266100)

本文对常用塑料增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)在海洋沉积物上的吸附行为进行研究,发现它的吸附机理主要是在沉积物上的有机质间分配及表面吸附和微孔作用,吸附与有机质含量和黏土矿物的含量有一定的相关性。在实验浓度范围内,DBP在3种不同处理方式沉积物上的吸附行为分别可以用Linear和Freundlich等温式来描述。通过改变吸附条件发现,随着盐度减小、温度的增加,吸附能力减小;而随酸度的升高,吸附能力先升高后下降。此外,通过向体系中加入不同表面活性剂来模拟双溶质体系的方法,对DBP与表面活性剂的竞争吸附行为进行了研究。结果发现,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和吐温80(Tween80)的加入使DBP的吸附能力增强;十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的加入使DBP的吸附能力降低。

邻苯二甲酸二丁酯;海洋沉积物;吸附;表面活性剂

邻苯二甲酸酯(PAEs),又称酚酞酯,主要用于塑料、陶瓷、造纸、化妆品和油墨印刷工业[1-2]。近年研究发现,因其具有致突变、致癌和致畸形[3]的特点,严重干扰人类和动物的内分泌系统,特别是生殖功能,从而引起了人们的高度重视。目前,全球每年邻苯二甲酸酯类化合物的使用量在820万t以上[4],总量1%以上的通过渗漏进入到环境中,海洋近岸浓度可以达到几十mg/L,其中使用最多的是邻苯二甲酸二己酯(DEHP),年产量在1~4百万t,其次是邻苯二甲酸二丁酯(di-n-butyl phthalate,DBP)[1,4]。邻苯二甲酸二丁酯(DBP)是一种重要的邻苯二甲酸酯类化合物,是塑料工业最主要的增塑剂之一,广泛应用于食品袋、血液储存袋、静脉内导管、儿童玩具,以及一些药物和杀虫剂中[5]。由于在生产加工过程中,DBP并没有与高分子碳链聚合,随着时间的推移,DBP会逐渐游离出来,进入空气、水体、土壤及生物体内。DBP可通过呼吸、饮水、食物及皮肤接触(化妆品)等途径进入人体,形成富集,从而对人群健康造成潜在的危险。DBP是美国国家环保局优先控制的有毒污染物之一。有关DBP对哺乳动物、浮游藻类、浮游动物、节肢动物和鱼类等的毒性作用均有报道,这些研究认为邻苯二甲酸酯类化合物在被试生物体内的积累对生物的正常生长繁殖,甚至对物种的延续都可能会产生不可逆转的不利影响[6-11]。国内的吴平谷等[12]对浙江省10个水厂的源水和出厂水进行了检测,均检出DBP,最高质量浓度达148mg/L;郑和辉等[13]也在自来水中检出了DBP,质量浓度最大的为11.1μg/L。目前,已有研究者对水中邻苯二甲酸酯类物质去除方法进行研究。相对于国外,我国对邻苯二甲酸酯类污染物去除相关研究起步较晚,相当多研究[14-16]集中在利用生物降解、光催化和高级氧化技术,国外[17-18]则主要集中于生物降解去除邻苯二甲酸酯类物质。

本文以DBP作为研究对象,对其在不同站点不同处理方式的海洋沉积物上的吸附行为进行了比较研究,并考察了其它环境因素(介质、酸度和温度)以及3种表面活性剂(Tween80,CTAB,SDBS)的存在对吸附的影响,为进一步了解DBP在海洋中的迁移变化规律,综合治理海洋污染提供理论根据。

1 实验部分

1.1 沉积物样品的采集与处理

吸附实验所用的沉积物取自中国沿海,站位和各成分含量列于表1中。采集的沉积物样品分别用H2O2、HCl处理,与只用蒸馏水处理的沉积物做对比。具体处理方法如下[19-20]。

H2O处理:沉积物样品只用少量去离子水洗涤,然后抽滤,真空冷冻干燥,研磨过筛取40~80目样品密封备用。

HCl处理:将10g的沉积物H2O处理样品和60mL的去离子水水混合,用0.5mol/L的HCl来调节悬浊液的酸度,使pH=2,浸泡搅拌24h,在这个过程中,每隔8h调节一次悬浊液酸度使体系的pH=2。然后将样品用去离子水洗至pH=4,抽滤,真空冷冻干燥,研磨过筛取40~80目样品密封备用。盐酸处理后,除去了大部分碳酸盐,相应增加了单位质量沉积物有机碳的含量。

H2O2处理:在10g HCl处理的沉积物中加入30%H2O2和0.02mol/L HNO3溶液,置于(85±2)℃水浴中振荡搅拌2h,然后再加入30%H2O2,用0.02mol/L HNO3溶液调节pH=2,再置于(85±2)℃水浴中振荡搅拌4h,最后将样品用去离子水洗涤,抽滤,真空冷冻干燥,研磨过筛取40~80目样品密封备用。此处理由于氧化掉了沉积物中部分有机碳,因而使单位质量沉积物的有机碳含量降低。

处理沉积物有机碳含量由PE2400SeriesⅡCHNS/O(USA)元素分析仪测得;各矿物成分含量由D/max-rb X-ray(Rigaku,Japan)衍射分析仪测得;比表面积由ASAP 2020比表面及孔隙度分析仪测得。沉积物所处站位,各成分含量及表面参数列于表1。

表1 沉积物样品站位、组分及物理性质Table 1 Sampling stations of sediments and their constituents and physical characteristics

1.2 实验介质溶液的配制

天然海水(Natural seawater简写为NSW):取自青岛石老人附近海域,经过0.45μm混合纤维滤膜过滤。盐度为33.4,pH为8.10;稀释海水1(Diluted Seawater简写为DSW1):天然海水与去离子水以2∶1的比例混合稀释而成,盐度为22.2;稀释海水2(Diluted Seawater简写为DSW2):天然海水与去离子水以1∶1的比例混合稀释而成,盐度为16.7;蒸馏水(Distilled water简写为DW):盐度为0;使用NaOAc-HOAc缓冲溶液将稀释海水和蒸馏水的pH值皆调节到与天然海水相同。

标准溶液的配制 DBP(纯度>99%)购自美国Sigma公司。25℃时在水中的溶解度为0.03%,因此直接将DBP溶于海水是非常难溶的。首先将(5.0000±0.0002)g溶解于40mL甲醇中,定容于50mL,取1mLDBP的甲醇溶液溶解于900mL不同介质(NSW,DSW1,DSW2)中,定容至1L,配制成100mg/L的标准溶液。吐温80(Tween80)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),纯度(99%,Acros Organic(美国);十二烷基苯磺酸钠(SDBS),纯度(99%,Tokyo Kasei Kogyo Co.,日本。3种表面活性剂的溶解度都很好,可以采用直接加入法,配得最后浓度为500mg/L的标准溶液。其它试剂均为国产分析纯。

吸附平衡实验 在吸附动力学的实验中,准确称量沉积物(0.1000±0.000 1)g若干份于150mL磨口三角瓶中,各加入相同体积的DBP标准溶液及一定量的不同介质(NSW,DSW1,DSW2)使悬浮液总体积为50mL。pH调至8.10±0.03,整个实验中保持恒定。样品于(25±0.5)℃下在恒温振荡器中振荡。定时取样10mL后,固液相离心分离(5min,4 000r/min),取上清液用UV-2550紫外可见分光光度计(岛津公司,日本)测定DBP的浓度。3种介质最大吸收波长均为276nm。根据起始浓度与平衡浓度之差并扣除空白(颗粒物空白:用不加DBP的沉积物溶液,以消除沉积物中有机质溶出对测定的影响;有机物空白:用不加沉积物的DBP溶液,以消除瓶壁吸附对测定的影响),计算DBP吸附量,作吸附速率曲线。实验证明DBP的挥发、光解、微生物降解等均可忽略不计。吸附热力学实验方法同上所述,区别在于所加入的DBP的量不同。

吸附等温线实验 采用批量平衡法。称取与吸附动力学实验同重的沉积物于一系列150mL锥形瓶中,分别移入不同体积的DBP标准海水溶液及一定量的海水使总体积为50mL,密封好后,置于恒温振荡器上恒温振荡,使之充分吸附达到平衡。用离心机离心分离悬浊液,分析上清液中DBP的浓度。在实验中同时移取50mL海水(不含DBP),加入到同样质量的每种沉积物中,恒温振荡,定时取样,离心分离悬浊液,取上清液做参比。相同条件下,同样浓度的DBP物质在每种沉积物上的吸附实验重复3次。分析计算出DBP在液相中的平衡浓度,再根据DBP的初始浓度和平衡时的浓度,求得吸附达到平衡时DBP在沉积物上的吸附量,这样就可做出吸附等温线。另外,为了考察瓶壁对环境激素类物质的吸附,在吸附等温线实验以及环境因子影响实验之前,进行了空白实验。结果表明瓶壁对环境激素类物质均没有吸附,因此,实验中忽略瓶壁所造成的影响。

影响因素实验 采用吸附等温线实验类似的实验方法。分别使用介质NSW、DSW1和DSW2改变溶液盐度;分别使用1mol/L HCl和NaOH标准溶液改变溶液酸度;通过恒温振荡器改变溶液温度;分别加入不同浓度表面活性剂Tween80、CTAB、SDBS改变溶液共存有机物浓度环境。以此考察不同影响因素下DBP吸附等温线的变化情况。

2 结果与讨论

2.1 吸附平衡时间

为确定实验室振荡条件下DBP在沉积物上吸附达平衡所需要的时间,作者选择2号站位H2O处理沉积物进行实验。起始DBP浓度为20mg/L,pH值为8.1,温度为25℃。结果见图1。从图1中可以较清晰地看出DBP在吸附达到平衡之前的吸附容量变化规律。

从图1可以看出,DBP在不同介质中的吸附速率曲线相似,都是均为在一定时间内吸附量随着接触时间的延长而增大,3h的接触时间便可以达到最大吸附量的91%左右,约4h达到吸附平衡。为了保证吸附实验充分达到平衡,选用6h作为吸附平衡时间。

此外,从图1还可以看出,DBP在海洋沉积物上的饱和吸附量随着介质的变化而变化,大小顺序为:NSW>DSW1>DSW2。这一点说明,有机化合物吸附行为会受到介质因素的影响。

图1 25℃时,DBP在不同介质中在2号站位H2O处理沉积物上的吸附平衡时间Fig.1 Adsorption equilibration time of DBP on No.2H2O-treatment sediment in different media at 25℃

从图2中可以清晰的看出,分别添加了3种表面活性剂后,DBP的吸附平衡时间发生了明显的变化,DBP的单组分吸附平衡时间为4h,经历了快吸附到逐渐平衡的过程。而预实验得出单组分CTAB、Tween80和SDBS的吸附平衡时间均为60min左右。均经历了快吸附到逐渐平衡的过程。当分别共存了CTAB、Tween80和SDBS后DBP的吸附平衡时间由图2可以看到明显减少为2h,平衡时间减少比例分别达到50.0%且在不同表面活性剂下吸附平衡时间减少程度相近。可见,表面活性剂对DBP在海洋沉积物中的吸附行为起显著影响。

图2 天然海水中,DBP在分别共存CTAB、Tween80、SDBS时的吸附平衡时间(初始浓度均为20mg/L)Fig.2 Sorption equilibration time of DBP with addition of CTAB,Tween80,SDBS in NSW at 25℃(initial concentration 20mg/L,respectively)

共存表面活性剂对DBP吸附动力学影响可以通过以下2个方面解释:首先,共存溶液发生吸附时,吸附速度快,吸附量大的表面活性剂组分优先在沉积物有机相与溶液间进行分配,并占据了大量沉积物表面吸附位,这种竞争作用使得表面活性剂组分在沉积物表面形成了一层表面活性剂膜,进而与DBP发生吸附作用,主要行为由直接与沉积物表面发生吸附作用转变为与表面活性剂膜发生分配作用[21]。表面活性剂组分达到吸咐平衡后,形成的膜层性质相对稳定,对DBP吸附行为的影响程度也趋于稳定。因此,与表面活性剂膜层分配作用,速度快,达到平衡后稳定性高,表现为吸附平衡时间的减少。为保证DBP在共存表面活性剂后吸附实验充分达到平衡,选用4h作为吸附平衡时间。

同时,通过图2还可以看出,CTAB、Tween80和SDBS对DBP的吸附量也产生了影响,顺序为:CTAB>Tween80>None>SDBS。这也说明了添加表面活性剂不仅对环境激素类物质的吸附平衡时间发生显著影响,对吸附量也产生了明显影响。

2.2 吸附等温线

DBP在3个站点用不同方式处理的沉积物上的吸附等温线如图3所示,可以明显地看出在HCl和H2O处理沉积物表面吸附等温线是线性的;在H2O2处理沉积物表面吸附等温线是非线性的。线性的吸附常用Linear等温线描述,它是溶质在沉积物有机质与水之间的分配的经验关系式[22-25]。其表达式为:

图3 25℃下海水介质中DBP在3个站点3种处理方式沉积物上的吸附等温线Fig.3 Sorption isotherms of DBP on sediments treated by three methods at three sites in NSW at 25℃

Cs表示单位沉积物吸附的DBP的量(mg/g);Ce是溶液中DBP的平衡浓度(mg/L);Kd是化合物在吸附介质和外围溶液中的分配系数(L/g)

非线性吸附常用Freundlich等温式描述,它是溶质由液相到固相表面吸附的经验关系式,涉及到表面的不均匀性和吸附位的指数分布以及吸附能量,与黏土矿物的表面作用和微孔吸附有关[26-30],其表达式为:

其中Kf与n为Freundlich经验常数,Kf可以反映吸附强度,而n可以体现某一特定吸附过程中的能量大小及变化。

从图3、表2和表3中可以看出,在所研究浓度范围内,Cs值均随Ce值的增加而增加。DBP在HCl和H2O处理沉积物样品上的吸附行为用线性模式回归分析相关系数很高,而在H2O2处理沉积物样品上的吸附等温线用Freundlich方程拟合相关系数较高。

表2 25℃下天然海水中,DBP在HCl处理和H2O处理沉积物上的线型吸附等温式Table 2 Linear model of DBP on HCl-treatment and H2O-treatment sediments in NSW at 25℃

表3 25℃下天然海水中,DBP在H2O2处理沉积物上的Freundlich吸附等温式Table 3 Freundlich adsorption isotherms of DBP on H2O2-treatment sediments in NSW at 25℃

图4 DBP在HCl处理及H2O处理沉积物上Linear吸附能力常数与沉积物有机碳含量的相关性Fig.4 Effect of sediment organic carbon content on the Linear constant values of DBP on HCl-treatment and H2O-treatment sediments

就H2O处理沉积物而言,线性等温线的分配系数Kd随采样站位的不同而不同。各站位Kd值存在如下顺序:No.2>No.3>No.1,与表2中沉积物有机碳含量顺序一致。每个站位中,Kd(HCl处理样)>Kd(H2O处理样)。与水处理样品相比,盐酸将沉积物中的碳酸盐、大部分氧化物、金属离子去除[20],这会相应地增加单位质量沉积物中的有机质含量,表现出较高的Kd值。这种线性吸附相关性清楚的表明此吸附过程主要受沉积物中有机碳分配作用的影响。从图4可以看出,DBP在HCl处理沉积物和H2O处理沉积物上Linear等温式吸附能力常数的Kd值与沉积物有机碳含量成线性正相关,相关系数R2=0.965 6。从而也证明了,沉积物有机组分对DBP在沉积物上的吸附行为起主要作用。这一结论与许多学者得到的结果相符[31-32]。最高的Kd值0.336 7出现在No.2HCl处理沉积物上的吸附,其对应有机碳含量为最高的1.43%也为最高;而最低的Kd值0.186 5出现在No.1H2O沉积物上的吸附,其对应有机碳含量为最低的0.86%也为最低。

由于沉积物中有机碳控制着分配过程,评价有机污染物在沉积物上的吸附能力通常使用沉积物中的有机碳含量标准化分配系数Koc,而Koc相对于Kd比较稳定。典型的分配系数Koc与沉积物有机碳含量foc之间的关系可用下述关系式:

这里,Koc为有机碳标准化分配函数,foc为沉积物中有机碳含量。对DBP计算Koc的范围为21.59~23.54,这与许多科学家提出的Koc值接近[2,6,11]。同时也验证了,沉积物有机组分对DBP吸附行为的支配作用。

H2O2处理样的吸附等温线用Freundlich模式拟合相关系数较高,与盐酸和H2O处理沉积物样品上的吸附等温线不同。通常而言,海洋沉积物的组成非常复杂。H2O2处理会将大部分覆盖在沉积物无机组分表面的有机质氧化[33],使得有机碳含量相对下降,有机质的分配作用相对减小。此时,沉积物无机组分与溶液接触表面增大。对沉积物中的主要组成之一-黏土矿物来说,此种现象更为明显。因此,在海水-沉积物体系中,将会有更多沉积物无机组分的表面吸附位与有机化合物接触,最终结果是沉积物的吸附能力得到提高。从表3中看出,Freundlich常数的顺序为:No.1>No.2>No.3,反映了站位1吸附能力最强,站位3最弱。有机质被氧化后,这恰恰与沉积物黏土矿物的含量大小顺序相一致(表1),且于与BET表面积的大小顺序一致,说明黏土矿物的表面作用和微孔吸附在H2 O2处理沉积物的吸附过程中起到重要作用。

2.3 影响因素

2.3.1 介质的影响 选用No.2H2O处理沉积物为吸附剂来考察25℃时,DBP在不同盐度介质中吸附行为的变化。吸附等温线见图5,吸附等温式和相关系数列于表4。

从图5可以看出所有的吸附等温线均为直线型将实验数据进行吸附等温线拟合,发现Linear模型可以较好的描述DBP在不同盐度介质中吸附行为。从表4可以看出,吸附常数Kd随着介质盐度的增加而不断增大。当盐度从16.7增加到33.4时,Kd的值从0.218 9增加到了0.288 9,增加31.97%。因此,增加介质盐度可以提高DBP在海洋沉积物上的吸附能力。原因为:第一,DBP是一种憎水有机物,难溶于天然海水,因此,它在水中的溶解度对其吸附行为起到重要作用。天然海水中包含有大量的可以降低有机化合物在其中溶解度的无机离子组分。盐度大,离子强度大,有机化合物会逐渐被“盐析”出来,有机污染物的溶解度减小,吸附达到平衡时,进入固相的部分相对增多,从而表现为吸附能力升高[19,33]。第二,介质盐度升高,离子强度增大,沉积物-水界面的双电层结构就会被压缩,使得有机化合物更容易接近沉积物表面使其表面排列更加紧密,更有利于吸附[34]。第三,盐度升高也抑制了沉积物中有机质的释放,提高了沉积物有机质的含量,有利于DBP在其上的吸附。

介质盐度的改变产生3个方面的共同作用使的沉积物对DBP的吸附行为发生变化。因此,盐度对DBP在海洋沉积物上的吸附行为起到了重要的影响作用。

图5 25℃下不同介质中DBP在No.2H2O处理沉积物上的Linear吸附等温线Fig.5 Linear sorption isotherms for DBP on No.2H2O-treatment sediment in different media at 25℃

表4 25℃No.2H2O处理沉积物上DBP在不同介质中的Linear吸附等温线Table 4 Linear sorption isotherms of DBP on No.2H2O-treatment sediment in different media at 25℃

2.3.2 酸度(pH)的影响 25℃时,考察溶液酸度pH值在5.0~10.0的变化范围内对DBP在No.2 H2O处理沉积物上吸附行为的影响情况见于图6。从图中可以看出DBP的吸附量随着pH的升高而先升高后降低。在pH值为5.0~6.0时,DBP在沉积物上的吸附量升高23.33%;当pH值变化到6.0~10.0时,Cs值下降了40.54%。固相吸附量迅速减少,说明pH对DBP在沉积物上的吸附行为影响较大。

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其原因主要是DBP结构随着pH的变化而发生改变引起的。酸性条件下,沉积物表面覆盖一层正电荷,而DBP会水解形成邻苯二甲酸,其中的羰基具有亲核性,易与溶液中的H+离子结合而带微弱的正电荷。因此与沉积物表面正电荷层的静电斥力使得吸附量下降;当pH升高,呈碱性时,沉积物表面带有比中性时更强的负电,而DBP水解形成邻苯二甲酸负离子,因此也会产生静电斥力而降低DBP的吸附量。此外,pH值的升高促进了沉积物中有机物质向溶液中的释放,一方面降低了沉积物有机质的含量,另一方面进入溶液的有机质增加了溶液对DBP的溶解度。

图6 25℃下溶液pH对DBP在No.2H2O处理沉积物上吸附行为的影响(20mg/L DBP)Fig.6 Influence of solution pH on the adsorption of DBP on No.2H2O-treatment sediment at 25℃(20mg/L DBP)

2.3.3 温度的影响 从图7和表5中可以看出,DBP随温度的变化呈现出随温度升高,DBP吸附等温线的Linear相关系数Kd值降低,吸附量下降。温度对吸附的影响较大,规律性也很强:吸附一般为放热反应,温度升高对吸附不利[19,35]。温度升高使沉积物中的有机质一部分向溶液中溶出,导致沉积物有机质含量降低[19,36],对有机污染物吸附的分配作用降低,导致吸附量降低;另外,一般有机物溶解度随温度升高而升高[160],疏水作用减弱,DBP从水中逃离而吸附于固体表面上的趋势相对减少,有机质更容易在水相中分布,故吸附量降低。总之,DBP的吸附量随着温度的升高是逐渐减小的。

图7 不同温度下天然海水介质中DBP在No.2 H2O处理沉积物上的吸附等温线Fig.7 Adsorption isotherms of DBP on No.2H2O-treatment sediment in NSW at different temperatures

表5 不同温度下天然海水介质中DBP在No.2H2O处理沉积物上的吸附等温式Table 5 Sorption isotherms of DBP on No.2H2O-treatment sediment in NSW at different temperatures

2.3.4 表面活性剂的影响 表面活性剂是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团组成的,这两部分处于表面活性剂分子的两端,形成不对称的结构。表面活性剂具有润湿、起泡、乳化、分散、增溶、均染、洗涤等特性,表面活性剂对DBP吸附行为的影响主要决定于表面活性剂的类型和浓度。不同类型,不同浓度的表面活性剂对DBP吸附影响的差别很大,溶液中表面活性剂本身可能被土壤/沉积物所吸附,使得土壤/沉积物中的有机质含量增加,对DBP的吸附能力增强,增加溶液中DBP在土壤/沉积物相中的分配作用;但同时,溶液中表面活性剂胶束和单体对有机物具有增溶作用,大大提高有机污染物在溶液中的溶解度,减少其在土壤/沉积物上的吸附,这种增溶作用是影响污染物在环境中迁移转化的重要因素[37-40]。因此,表面活性剂对DBP在环境中的吸附影响是相当复杂的。

Tween80、CTAB和SDBS作为典型的表面活性剂,它们的应用非常广泛,并分别属于非离子、阳离子和阴离子3类表面活性剂的代表物质。本文利用以上3种不同类型的表面活性剂作为共存污染物来模拟复合污染体系,研究它们对于DBP在海洋沉积物上的吸附所产生的不同影响,为了解不同种类的有机污染物在海洋中共存时吸附行为的研究提供一定的理论基础。

图8反映了3种表面活性剂(CTAB,Tween20,SDBS)对DBP在沉积物上吸附量的影响情况。3种表面活性剂的加入对DBP在沉积物上的吸附能力会产生不同的影响。

图8 25℃下天然海水中共存表面活性剂对DBP在No.2HCl处理沉积物上的吸附等温线影响Fig.8 Influence of different concentrations of surfactant on the adsorption isotherms of DBP on NO.2HCl-treatment sediment in NSW at 25℃

由图8可以看出,共存CTAB使DBP吸附能力提高明显,从0~60mg/L,吸附能力常数Kd增高了316%,共存Tween80使DBP吸附能力也显著增加提高,增加程度小于CTAB影响,从0~60mg/L,吸附能力常数Kd增高了167%,共存SDBS使DBP吸附能力显著降低,从0~60mg/L,吸附能力常数Kd降低了61.3%。

3 结论

(1)DBP在海洋沉积物上的吸附平衡时间为4h,在用HCl和H2O方式处理过的沉积物上的吸附行为都可以用Linear等温式很好地描述,沉积物中有机质的含量对吸附能力起主要作用;而在H2O2方式处理的沉积物上的行为用Freundlich等温式可以很好地描述。沉积物颗粒的表面作用和微孔吸附是影响其吸附行为的主要机理。

(2)介质的不同对DBP的吸附行为影响很大,NSW中DBP的吸附能力量要强于DSW中;随着溶液pH值的升高,DBP的吸附能力量先升高后下降;随着温度的升高,DBP的吸附能力量逐渐下降。

(3)当加入3种类型的表面活性剂时,DBP的吸附能力量会产生不同的变化,在NSW介质中,非离子表面活性剂的加入提高了DBP的吸附量;阴离子表面活性剂的加入使DBP的吸附能力减弱;阳离子表面活性剂对吸附起到促进作用程度大于非离子表面活性剂。

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Sorption Behavior of Di-n-Butyl Phthalate on Marine Sediments

LI Quan,YANG Gui-Peng,CAO Xiao-Yan
(The Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology,Ministry of Education,Ocean University of China,Qingdao 266100,China)

The sorption behavior of di-n-butyl phthalate(DBP)on marine sediments was investigated.It was found that sediment organic carbon,surface adsorption and micropore effect played important roles on the sorption mechanism of DBP,and the sediment organic carbon and clay mineral contents had significant correlations with the adsorption of DBP.Sorption behaviors of DBP on HCl and H2O treatment sediments were fit with linear isotherms and those on H2O2treatment sediments were fit with Freundlich isotherms very well over the concentration range.When the experimental condition was changed,it was found that the sorption capacity was favorably influenced by decreasing ionic strength and temperature of seawater.Furthermore,different surfactants were added to simulate double-solute system for the study of competitive adsorption behavior of DBP with other organic substances.The result showed that the adsorption of DBP increased with increasing concentrations of Tween 80and hexadecyltrimethylammonium bromide(CTAB).However,the adsorption decreased with increasing concentration of sodium dodecylbenzenesulfonate(SDBS).

DBP;marine sediment;adsorption;surfactant

P732

A

1672-5174(2012)1-2-113-09

国家杰出青年科学基金项目(40525017);国家自然科学基金项目(40876037);教育部“长江学者”奖励计划;山东省“泰山学者”建设工程专项资助

2010-01-25;

2011-11-02

李 泉(1980-),男,博士生。E-mail:liquan123@yahoo.com.cn

**通讯作者:E-mail:gpyang@ouc.edu.cn

责任编辑 徐 环

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