水中十二烷基苯磺酸钠的降解方法

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,十二烷基苯磺酸钠(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;LUO Yuan【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 mg·g-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，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 mol·g-1时，交联型壳聚糖微球对SDBS的吸附量达到最大，为1 487.61 mg·g-1。

经吸附、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(ZrOCl2·8H2O)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 ℃、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 g·L-1和1.2 g·L-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 ℃、pH值为3.0、LAS初始浓度为200 mg·L-1、FeSO4和H2O2的浓度分别为0.65 g·L-1与1.2 g·L-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 mg·L-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。

刘秀荣等[20]通过采集水样及土壤样品，分离出了2株菌株(产检杆菌与芽孢杆菌)，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、芽孢杆菌B-24、气单胞菌A-2)。

3株菌株在含40 mg·L-1 SDBS的培养基上，于28 ℃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 mg·L-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%。

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 ℃、pH值为7.0、LAS浓度低于1 000 mg·L-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 mg·L-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 mg·L-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，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 mmol·L-1、溶液温度为50 ℃、pH值为3.0～4.0、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。