Enhancement of tetrachloroethylene removal efficiency by using extended surfactants

• Main Author: Jirussavadee Aumpuch (Author)
• Other Authors: Chantra Tongcumpou (Contributor), Punjaporn Weschayanwiwat (Contributor), Chulalongkorn University. Graduate School (Contributor)
• Format: Book
• Published: Chulalongkorn University, 2013-11-18T14:44:46Z.
• Subjects: Thesis
• Online Access: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36688
• Other title: การเพิ่มประสิทธิภาพการบำบัดเตตระคลอโรเอทิลีน โดยใช้สารลดแรงตึงผิวประเภทขยายโมเลกุล
• Notes: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/36688
• Keywords: Soil remediation; Tetrachloroethylene; Surfactants; Partition coefficient (Chemistry); การกำจัดสารปนเปื้อนในดิน; เตตระคลอโรเอทิลีน; สารลดแรงตึงผิว; สัมประสิทธิ์การแบ่งละลาย (เคมี)

Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2007

This research aims to introduce seven extended anionic surfactants, Alfoterra series, to enhance the tetrachloroethylene (PCE) removal from contaminated sand, and to investigate the optimum condition of different extended surfactants and electrolyte concentrations that yields the highest PCE removal. Alfoterra surfactants varying alkyl chain length and number of propylene oxide (PO) group in their molecules were used and mixed with sodium dihexyl sulfosuccinate (AMA), anionic surfactant, to form microemulsion solutions with PCE. This study hypothesized that the optimum condition to maximize the solubilization of PCE in micelles occurs at the supersolubilization region in the type I microemulsion. The supersolubilization condition for microemulsion of each Alfoterra mixed with AMA was obtained by measuring interfacial tension incorporated with an observation of an aqueous phase appearance. The critical micelle concentrations (CMC) of mixed Alfoterra surfactants with AMA were determined and found that the longer the Alfoterra chain length or the higher the number of PO group, the lower the CMC. The solubilization study of the seven systems of Alfoterra mixed with AMA was carried out in batch experiments. The results showed that the longer the chain length or the higher the number of PO groups in Alfoterra gives the higher micelle-water partitioning coefficient (Km) indicating that the PCE solubilization is higher. However, the effects of both factors are not linearly correlated, especially for the very long alkyl chain length, the PCE solubilization is remarkably reduced. From the solubilization study result, the three surfactant systems were selected for column study based on the solubilization capacity for PCE as low, medium, and high namely; C[subscript 12,13]H[subscript 25,27]-(PO)[subscript 4]-SO[subscript 4]Na+AMA, C[subscript 14,15]H[subscript 29,31]-(PO)[subscript 4]-SO4Na+AMA and C[subscript 14,15]H[subscript 29,31]-(PO)[subscript 8]-SO[subscript 4]Na+AMA, respectively. The total removal of PCE in the column using three surfactant systems was illustrated and the removal mechanism was distinguished as mobilization and solubilization. The results revealed that PCE can be removed from contaminated sand in the range of 59-83%. As expected, the system of C[subscript 14,15]H[subscript 29,31]-(PO)[subscript 8]-SO[subscript 4]Na+AMA, which yields the highest solubilization in batch experiments, gives the highest PCE removal by solubilization mechanism.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการชะล้างทรายซึ่งมีเตตระคลอโรเอทิลีนปนเปื้อนอยู่โดยใช้สารลดแรงตึงผิวประเภทขยายโมเลกุลชนิดประจุลบตระกูลอะโฟเทอราซึ่งมีทั้งหมด 7 ชนิด และเพื่อคิดค้นหาสภาวะซึ่งเหมาะสมที่สุดของสารลดแรงตึงผิวประเภทขยายโมเลกุลแต่ละชนิดเพื่อให้สามารถกำจัดเตตระคลอโร เอทิลีนได้ดีที่สุด ในการทดลองนี้ได้ใช้อะโฟเทอราทั้ง 7 ชนิดซึ่งมีความยาวของหางและจำนวนหมู่โพรพิลีนออกไซด์ที่แตกต่างกันร่วมกับโซเดียมไดเฮกซิลซัลโฟซักซิเนตซึ่งเป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดประจุลบ เพื่อให้เกิดสารละลาย ไมโครอิมัลชันกับเตตระคลอโรเอทิลีน และการหาสภาวะซึ่งเหมาะสมที่สุดอยู่บนสมมติฐานว่าเตตระคลอโร เอทิลีนสามารถละลายได้มากที่สุดในไมเซลล์ที่สภาวะไมโครอิมัลชันแบบที่หนึ่งช่วงใกล้การเปลี่ยนวัฎภาคเป็นแบบที่สามซึ่งเรียกว่าซุปเปอร์โซลูบิไลเซชั่น สภาวะซึ่งเหมาะสมดังกล่าวสามารถวัดได้จากการหาค่าแรงตึงผิวและการพิจารณาลักษณะที่ปรากฏของวัฏภาคของสารลดแรงตึงผิวผสมระหว่างอะโฟเทอราแต่ละชนิดและโซเดียมไดเฮกซิลซัลโฟซักซิเนต ในการวิจัยนี้ยังได้ศึกษาผลของความยาวหางและจำนวนหมู่โพรพิลีนออกไซด์ของอะโฟเทอราทั้ง 7 ชนิดที่แตกต่างกัน ซึ่งมีผลต่อความเข้มข้นต่ำสุดในการเกิดไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิวผสม จากการทดลองพบว่าอะโฟเทอราที่มีหางยาวและมีจำนวนหมู่โพรพิลีนออกไซด์มาก จะให้ค่าความเข้มข้นต่ำสุดในการเกิดไมเซลล์ของสารลดแรงตึงผิวผสมต่ำลง สำหรับการศึกษาความสามารถในการละลายของของเตตระคลอโรเอทิลีนในสารลดแรงตึงผิวผสมระหว่างอะโฟเทอราทั้ง 7 ชนิดและโซเดียมไดเฮกซิลซัลโฟซักซิเนตเพื่อเปรียบเทียบผลของความยาวของหางและจำนวนหมู่โพรพิลีนออกไซด์แล้วโดยวิธีแบช ผลจากการทดลองพบว่าอะโฟเทอราที่มีหางยาวและมีจำนวนหมู่โพรพิลีนออกไซด์มาก จะให้ค่าความสามารถในการละลายของสารในไมเซลล์ต่อความสามารถในการละลายของสารในน้ำสูงขึ้น อย่างไรก็ตามผลของตัวแปรทั้งสองค่าข้างต้นมิได้แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการละลายของเตตระคลอโรเอทิลีนในสารลดแรงตึงผิวผสมจะมีความสัมพันธ์กันอย่างเป็นเส้นตรง กล่าวคือ หากความยาวหางของอะโฟเทอรามีมากเกินไปค่าความสามารถในการละลายของเตตระคลอโรเอทิลีนกลับลดลงอย่างเห็นได้ชัด จากผลการศึกษาความสามารถในการละลายของเตตระคลอโรเอทิลีนในสารลดแรงตึงผิวผสม พบว่าระบบที่เหมาะสมต่อการละลายของเตตระคลอโรเอทิลีนมีสามระบบ ได้แก่ C[subscript 12,13]H[subscript 25,27]-(PO)[subscript 4]-SO[subscript 4]Na+AMA, C[subscript 14,15]H[subscript 29,31]-(PO)[subscript 4]-SO4Na+AMA และ C[subscript 14,15]H[subscript 29,31]-(PO)[subscript 8]-SO[subscript 4]Na+AMA ซึ่งมีความสามารถในการละลายในปริมาณที่ต่ำ ปานกลาง และสูงตามลำดับ ดังนั้น การทดลองในคอลัมน์จึงใช้ระบบทั้งสามเพื่อศึกษาความสามารถในการกำจัดเตตระคลอโร เอทิลีนโดยวัดจากกลไกการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง ความสามารถในการละลาย และความสามารถในการกำจัดเตตระคลอโรเอทิลีน ผลการทดลองพบว่าสารลดแรงตึงผิวประเภทขยายโมเลกุลสามารถกำจัดเตตระคลอโรเอทิลีนออกได้เป็นปริมาณตั้งแต่ 59 ถึง 83 เปอร์เซนต์ และระบบ C[subscript 14,15]H[subscript 29,31]-(PO)[subscript 8]-SO[subscript 4]Na+AMA สามารถกำจัดเตตระคลอโรเอทิลีนได้ในปริมาณมากที่สุด ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลองหาความสามารถในการละลายของเตตระคลอโรเอทิลีนก่อนหน้าการศึกษาในระบบคอลัมน์