水から非水相液体を分離するための選択的溶媒フィルター

Selective solvent filters for non-aqueous phase liquid separation from water.

• Tatianna Marshall
• Klaudine M Estepa
• Maria Corradini
• Alejandro G Marangoni
• Brent Sleep
• Erica Pensini

抄録

汚染された帯水層中の非水相液体（NAPL）を封じ込めるために、水には透過性があるが、非極性溶媒には不透過性の注入可能なフィルターが開発され、NAPL浄化の際に下流の受容体を保護することができました。0.01%キトサン,ヒドロキシエチルセルロース,四級化ヒドロキシエチルセルロースの水溶液を砂カラムに注入し、水洗することでフィルターを作製した。ポリマーのシリカへの収着は、散逸モニタリング機能を備えた水晶マイクロバランスを用いて確認した。蛍光およびガスクロマトグラフィー質量分析法により、フィルターから溶出した水中の非極性溶媒(ヘキサンやトルエンなど)の濃度が低いppm範囲であることが示された(乳化剤を使用しない場合)。ポリマーコーティングされた表面とヘキサンまたはトルエンとの間の接触角は90°以上であり、表面の親油性を示した。有機極性溶媒（テトラヒドロフランやテトラクロロエチレン、TCEなど）は水と分離していなかった。ポリマーコーティングされた表面とＴＣＥとの接触角も＞９０°であった。しかし、ポリマー被覆表面との接触面積は、非極性溶媒よりもTCEの方が大きく、TCEと表面との親和性が高いことが示唆された。乳化剤は、帯水層からのNAPL抽出を容易にするために使用することができる。乳化剤の分離効率は使用する乳化剤に依存した。従来の界面活性剤（Tween 20やオレイン酸など）やアルカリ性ゼイン溶液では、乳化物は分離されなかった。フミン酸とゼイン粒子では部分的な乳化分離が達成された。

Injectable filters permeable to water but impermeable to non-polar solvents were developed to contain non-aqueous phase liquids (NAPL) in contaminated aquifers, hence protecting downstream receptors during NAPL remediation. Filters were produced by injecting aqueous solutions of 0.01% chitosan, hydroxyethylcellulose and quaternized hydroxyethylcellulose into sand columns, followed by rinsing with water. Polymer sorption onto silica was verified using a quartz-crystal microbalance with dissipation monitoring. Fluorescence and gas chromatography mass spectroscopy showed low ppm range concentrations of non-polar solvents (e.g., hexane and toluene) in water eluted from the filters (in the absence of emulsifiers). The contact angles between polymer-coated surfaces and hexane or toluene were > 90°, indicating surface oleophobicity. Organic, polar solvents (e.g. tetrahydrofuran and tetrachloroethylene, TCE) were not separated from water. The contact angles between polymer-coated surfaces and TCE was also > 90°. However, the contact area with polymer coated surfaces was greater for TCE than non-polar solvents, suggesting higher affinity between TCE and the surfaces. Emulsifiers can be used to facilitate NAPL extraction from aquifers. Emulsion separation efficiency depended on the emulsifier used. Emulsions were not separated with classical surfactants (e.g. Tween 20 and oleic acid) or alkaline zein solutions. Partial emulsion separation was achieved with humic acids and zein particles.