JPH06502124A - 土壌から化学的汚染物の抽出のための界面活性剤選択方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 土壌から化学的汚染物の抽出のための界面活性剤選択方法発明の分野 本発明は、土壌から化学的汚染物の抽出に注がれ、特に新剤の選択に注がれる。

発明の背景 アメリカにおける全ての危険な廃棄物場所の清浄化は、実大な税金がかかる。前 記場所の数は、年々増加するばかりか、前記場所の清浄化は技術的および経済的 に困難である。国内優先リストにある包括環境資源保護義務法（ＣＥＲＣＬＡ） スーパーファントの数は多数（現在１，２３６）あり、かつ日々増加している。

清浄化行為に対する法律上の増加は、満足に応することさえもより一層困難にし ている。ごみ処理地は、もはや危険な廃棄物を受け入れない。土壌空気吹き込み は、多くの汚染物領域で禁じられている。ポンプ処理法は、多くの場合に効果的 ではない。処理計画および目録は、ＥＰＡ、地方政府機関および改善選択に対す る多くの強制を負わせることができる賛同のための公開に委ねられる。

増大される環境関連への対応において、多数の革新的な清浄化技術は地方政府機 関および私企業の両方によって堤案されている。下記表Ｉは、ポリ塩素化ビフェ ニル（ＰＣＢｓ）のために提示された抽出および破壊技術を示す。毒性の化学物 質の抽出および破壊は、化学的、熱的または機械的手段を通して達成される。価 格の点から両方の抽出および破壊の効果的な結合が望ましい。効果的なことおよ び価格考慮は、優先リストにおいて高く、それゆえ任意の提示された清浄化の試 みは現存する技術に比べてより効果的でかつ低価格であることが必要である。

表１．処理方法 抽出技術　破壊技術 溶媒　電子ビーム 水蒸気加熱　溶媒からの塩素化分解 界面活性剤　生物改善 臨界超過流体　焼却 ポンプおよび処理 今日、汚染された土壌を清浄にすることの困難さは汚染物に依存する二と、許容 汚染限界がｐｐｍ以下の範囲であることである。近年、土壌改善に使用される殆 どの技術はこれらの標準に見合うことができないか、または経済的理由で実行で きないかいずれかである。

非常に高い濃度のスラッジは、焼却、またはプラズマトーチ、または電子ビーム 照射のような熱的破壊技術によって効果的に浄化されるかもしれない。しかしな がら、土壌の立方ヤードに亘って振り分けて広げられた低レベル汚染物は、別の 少なくとも高価な方法を要求する。ここで、化学的または生物的処理技術はより 長く採用されているが、焼却より少ない価格にすべきである。しかしながら、生 物改善は技術者にとって困難であり、両生物改善および土壌洗浄は環境に最小の 害を負わせる。これら後者の技術は、同様に最小の価格になる。近年の技術は、 これら技術を導入して使用されることができ、それによってこれらは規定されレ ベルまで汚染物を減少できる。

そのような全ての改善技術、界面活性剤処理も同様にその宵益さと不利益さを有 する。それは、高価でなく、無害でかつ破壊前の汚染物を除去し、収集する。し かしながら、抽出がある場所に置かれなければ、汚染物の破壊がなされず、現場 での抽出工程がゆっくりなり、大量汚染物濃度の除去は大スケールの地面移動、 切削および混合する操作がなされないならば妨害される。多数の実験は、効率を 予想すべく溶解度を当てにしたが、実際の場所での適用に当たって汚染物の溶解 度は土壌の条件で驚異的に変化することを見出したのみである。したがって、あ る界面活性剤は研究分析に基づいて期待されたのと同じように現場において効果 的にならない。現場試験で現れる他の問題は、この技術で持って続行を停止する だけで十分である。

土壌中の汚染物の寄与は、前記土壌の気孔度および前記土壌の実質的な鉱物量に 依存する。汚染物は、様々なストレスを持つ土壌構成物に接着する。現在有用に は、界面活性剤効率に対する尺度測定を供する種々の実際的かつ経験的に導かれ た道具である。これら道具のいくつかは、ハイドロフィリックーリボフィリック バランス（ＨＬＢ）値、溶解度結果、予期した実験結果、その他を含む。これら の道具の問題は、それら全ては、殆ど化学式の知られていない（使用者にとって ン多様の界面活性剤の移しい実験を必要とすることである。

物理的モデル使用は、界面活性剤挙動のより現実的かつｔｒｊＦＩ定的な理解を 供するのに手助になる。化学的かつ物理的接着の密着評価は、評価しなければ乏 しい界面活性剤選択を低減できる。

したがって、必要なことは結局、界面活性剤を用いる土壌中の汚染物を除去する ために適切な手かがりを決定することの予想可能な方法である。

発明の概要 本発明によれば、特定の土壌からの所望の汚染物の除去のための適切な界面活性 剤または界面活性剤を選択する方法が提供される。界面活性剤選択に対する３つ の状況：土壌の特性決定、土壌の汚染物の表面エネルギーを決定するための接触 角測定および効果的な除去に供されるべき界面活性剤の化学的性質の見積りであ る。

本発明の方法の適用は、土壌から特別の汚染物を抽出するために必要とされる界 面活性剤の極性および非極性寄与率に特徴がある。前記界面活性剤の構成は、こ れらの極性および非極性力から指示される。界面活性剤の選択は、土壌−汚染物 系の実際的化学から予想されることができ、したがって多数の実験的状みで費や される時間および努力を低減する。

図面の簡単な説明 図１は、溶解度およびミセルの形成を示す概略図：図２は、固体表面の液滴を指 図し、かつ接触角を示す断面図； 図３ａおよび図３ｂは、オイル除去に重大の接触角を指図する概略図。

実施例 汚染物の可溶化は、多段物理的工程である。図１は、岩１２に接着されているオ イル１０の除去のための逆転機構を概略的に示している。前記オイル１０は、方 向付けされた界面活性剤分子１４によって囲まれ、それにによって親水性端１４ ｂが水（図１で集合を囲むが、図示されていない）によって囲まれながら親油性 端１４ａが前記油１０に向けて一列に並ぶ。前記界面活性剤１４は、液滴形成を 起こし、つづく屈曲によって結果として油除去およびミセルの形成を行う。

本発明は、溶液中におけるミセルの形成よりむしろ初期解離に注がれる。特に、 本発明は所望の土壌から汚染物を除去するための１つまたはそれ以上の適切な界 面活性剤の選択に注がれる。

界面活性剤選択に対する３つの状況：土壌の特性決定、土壌の汚染物の表面エネ ルギーを決定するための接触角測定および効果的な除去に供されるべき界面活性 剤の化学的性質の見積りである。

特に、汚染された側の土壌鉱物学の十分な特性決定が要求される。それから、対 象の汚染物と３種の表面の間の接触角の測定が２要である。これらの測定は、汚 染物と土壌の間の相互に影響し合うエネルギーに関する表面張力寄与に供する。

界面活性剤と土壌の間の接着力、界面活性剤（極性および非極性基）と試験表面 の間の界面エネルギーを決定することかなされる必要がある。前記試験表面は、 汚染物と土壌の間の相互に影響し合うエネルギーを決定するためのそれらと同様 であるかもしれないし、またはそれらと異なるかもしれない。

重要な状況は、十分に規定された値を得ることである。

界面活性剤と土壌の間の界面張力は、選択された界面活性剤が土壌に接着される かを評価する助けのために計算される。

界面活性剤極性および非極性表面張力寄与（界面活性剤化学構造に基づく）は、 汚染物、界面活性剤対土壌および土壌の間の相互に影響し合うエネルギーの総自 由エネルギーによって評価され、存在する性能およびよく知られていない界面活 性剤分子量を予想する。

本発明方法の適用は、土壌から特別な汚染物を抽出すべき界面活性剤の極性およ び非極性寄与に特徴がある。界面活性剤の構成は、これら極性および非極性力か ら指示される。界面活性剤の選択は、土壌−汚染物系の実際的化学から予想され ることができ、したがって多数の実験的状みて費やされる時間および努力を低減 する。

粘土、シリカおよび他の土壌との界面活性剤の相互作用は、本発明の教示から予 想されることができる。

界面活性剤選択方法学は、以下に説明される。それは、表面化学からの寄与を含 み、かつ土壌の改善のために界面活性剤性能をそれらに適用する。本発明方法は 、対象の汚染物と汚染物が広がっている土壌の間の表面接着力の決定、界面活性 剤と汚染物の間および界面活性剤と土壌の間の表面接着力の決定の両方を提供す る。

ここでの教示に基づかれる界面活性剤（または界面活性剤の組み合わせ）を選択 するために、任意のよく知られた現場および据え付は反応土壌改善方法および装 置は汚染された土壌を処理するために用いられるかもしれない。これらの抽出方 法および装置は、よく知られ、かつ汚染された土壌を処理するために用いられる 界面活性の選択に注がれる本発明の一部を形成しない。

Ｉ９　土壌特性決定 第１段階は、前記土壌の鉱物特性を決定することである。

鉱物学は、土壌と汚染物の間の接着エネルギーを決定するために必要とされる。

接着エネルギーは、汚染物を除去する界面活性剤によって克服されなければなら ない力である。

この仕事の基本的道具であるＸ線回折は、典型的な鉱物学研究所で見出すことが できる。典型には、鉱物はどのようにそれらの組成が粒子寸法で変化するかと共 に同定される。例えば、それらは粗大、中間および微細な粒子化されたシリカで あるけれど、土壌において、粘土はシリカより典型的に微細に粒子化されている 。

例えば、ＤＥＣマイクロパックスコンピュータによって運転され、４０ｋＶ、３ ０ｍＡで操作する銅アノードＸ線管が据え付けられたシーメンス　Ｄ−５００回 折計は、土壌分析に好適に使用される。黒鉛回折ビームモノクロメータは、試料 と検出器の間に位置される。分析は、３５０メツシユバスまで土壌試料を粉砕し 、そして回折パターンを記録することによりなされる。前記パターンは、コンピ ュータに記録されたＪＣＰＤＳ　（粉末回折標準に関する連合委員会）Ｘ粉末回 折ファイルを通して同定される。調査は、シーメンスソフトウェアを用いる自動 および目視監査による手動の両方である。

５体積％以上の量で存在する各構成鉱物相は、同定されることができる。

ＰＣＢ含有用地からの試料は、採取され、かつ蒸留水に広げられた。土壌の２つ の画分は、概算で粘土（微細）画分および粗い画分である粒子寸法に基づいて採 取された。微細画分は、粘土鉱物分析のだめの従来技術に用いているガラススラ イド上に分散された。粗い両分は、バルク試料容器内に充填された。両方の回折 パターンは、両者が実質的に同じ鉱物を含むことを示していることから同様であ ったが、必ずしも同様な形態である必要はない。

主要な鉱物は、少量のシリケートを持つ石英であった。表■に挙げられたこの鉱 物は、典型的に氷河期堆積物から誘導された土壌でかつこれら堆積物の源である カナダの火成音種を反映している。

表■、鉱物分析 鉱物　相対量　鉱物種 石英　多量　テクトシリケート 緑でい石　少量　粘土鉱物 イライト　少１　帖土鉱物 正長石　少量　テクトシリケート インステタイト　少量　イノシリケート■、汚染物と土壌接着の決定 固体と液体間の界面極性および非極性相互作用を決定することは、例えばシー・ ジー・ファンオスらの“界面リフシュソツーファンデールワールズおよび顕微鏡 システムの極性相互作用″、ケミカルレビ、−，８８巻、Ｎｏ、６．ｐｐ９２７ −９４１　（１９８８）に見られるように知られている。更に、接触角測定のシ リーズを通して水性媒体の粘土鉱物と人体セラムアルバミン間の塩基相互作用を 決定することは、例えばピー・エム・コスタンゾらの１接触角測定による粘土鉱 物表面の塩基特性の決定”接Ｍ科学および技術ジャーナル２第４巻、Ｎｏ、４． ｐｐ２６７−２７５　（１９９０）に見られるように知られている。

発明者らは、前述の手順は界面活性剤で汚染された土壌の処理に適用できること を発見した。

Ａ、接触角測定 固体（Ｓ）と液体（Ｌ）開の表面張力（１ｓｔ）を規定するヤング方程式は、固 体と空気間の表面張力（γＳＡ）および液体と空気間の表面張力（γＬＡ）とす れば、接触角（図２）を測定することから計算されることができる。

γＳＬ１γＳＡ−γＬＡＣＯ５φ　（１）図２は、液ａ２０が表面２２で作られ る接触角φを示している。

接触角は、濡れ性の測定に供する。水−油−シリカ系（水は図示しないが、集合 を囲む）の図３ａに示すように、油１０は基質１２上で広げられないが、水にお いてを限の接触角を形成する。図３ｂは、水の場所にある界面活性剤溶液（図示 せず）は溶液に前記油を十分に引き込んで前記基質１２と前記油１０間の界面張 力を低減することを示している。土壌洗浄中、界面活性側塔は前記接触角が１８ ０°である場合、前記基質から前記油を自発的に置換し、前記接触角が１８０° 以下であるけど９０°以上であるならば汚染物は自発的に置換されないか、前記 浴中における水圧流によって除去されるかもしれない。前記接触角が９０″以下 であると、汚染物の少なくとも一部は前記基質に付着して残存するであろう。

浦−水系において、水素結合は油−氷表面張力および前記基質との相互作用にお いて重要な役割をなし、したがって極性および非極性寄与の分離は必要である。

固体基質（または土壌）における汚染物の接着自由エネルギーを計算するために 、一つは非極性（リフシュソツーフ７ンデールワールズ：ＬＷ）および極性（ル イス酸塩基：ＡＢ）の表面張力値で分けられる独自の表面張力値を得なければな らない。３つの値の総和は、各々の汚染物および土壌鉱物種のために決定される 。３つの値の１つは、リフシュッツーファンデールワールス理論によって規定さ れる相互作用の非極性分散力に基づき、かつ他の２つの値はルイス酸塩基理論の 電子ドナーおよび電子アクセプタ定義によって規定される相互作用の２つの極性 力に基づかれる。

所望の物質の縁表面張力は、その極性および非極性成分のここで、γＬｌ−リフ シュノッーファンデールヮールズ寄与率 γ”＝２（γ十γ−）ｒ−ルイス酸−塩基寄与率γ°−ルイス酸表面張力寄与率 （電子アクセプタ）γ−−ルイス塩基表面張力寄与率（電子ドナー）実験者は、 可溶化を予測することにおいてそれらの尺度の一つとして縁表面張力を用いる。

付加的な価値のある情報は、その３つの化学的に重要な成分、つまりリフンユッ ッーファンデールワールズおよび正、負のルイス酸−塩基の成分中の表面張力の 区分から得られることができる。３つの分離エネルギーは、２つの物質量の界面 張力（γ１□）に対する次の方程式で関係付けされる。

この方程式の重要さは、酸−塩基相互作用パラメータである。異なる分子間の酸 −塩基相互作用だけでなく、それ自身の持つ酸−塩基相互作用が与えられる。

液体の縁表面張力は、公開された表で測定ないし見出すことができる。仮に測定 されるならば、３つの異なる表面は非極性成分としてのポリテトラフルオロエチ レン、極性（ルイス塩基）成分としてのポリメチルメタクリレートのように供さ れる。したがって、液体のルイス酸成分はポリスチレンのような異なるルイス塩 基値を持つ別の表面での測定から計算される必要がある。

望ましい表面は、固体、平滑な結晶形状か、信頼性よく再生産できる平滑な表面 を持つ圧縮ケーキに調製されるかいずれかに存在する。全ての表面は、γＬＷ、 γ゛およびγ−値を知る必要がある。

縁表面張力が知られているならば、γ　Ｌｌｆは２つの方法の１つによって見出 すことができる。１つの方法は、ディ・ビー・ホウらの“濡れ理論に対する適用 によるリフシュソツ理論からハマーカ定数の計算゛、コロイドおよび界面化学の 発！、第１４巻、ｐｐ３−４１　（１９８０）、ここではバルク物質間の分散力 が問題の絶縁物質から見出だされる、によって述べられているようなりフシュッ ツのそれ、つまり屈折率、その他である。

別の方法は、ポリテトラフルオロエチレンまたは他のフルオロエチレン重合物の ような固体非極性基質上の（部分極性）液体の接触角を測定する二と、Ｔ　ｔｗ 値を知ること、および次の方程式を用いることによるものである。

γＬ　（１＋ｃ　ｏ　ｓφ）＝２（γＳ　”７Ｌ　”）　’　＋４１を用いる二 とで極性表面物質の持つ接触角測定によって見出すことができる。

等しくない極性相互作用、極性相互作用は、実質的に非対称であり、かつその非 対称を考慮に入れること、電子アクセプタγ２および電子ドナーγ１−パラメー タでの極性成分７ロの表面張力を分離することによって満足して処理されること ができる。

γｔ　（１＋ｃｏｓφ）−−ΔＧｓＬＴ０Ｔ（６）ここで、ΔＧｓＬＴ０Ｔ−Δ Ｇｓｔ”＋ΔＧ−Ｌ”　ｆ７）として表されるヤングーデュポア方程式は、固体 と液体間の相互作用の総自由エネルギーである。極性および非極性成分の相互作 用の自由エネルギーは、 ΔＧＳＬＡＢ＝γ５ＬＡＢ−γ　Ａｌ−γＬＡｌ（８）ΔＧｓｔ””７ｓＬ”− ７ｓ　”−７ｔ　”　（９）γ　、ＬＬＷ＝　［（γ　ｓ　ＬＷ）　ｒ　−（γ 　Ｌ　ＬＷ）　ｒ　コ　２　（１０）（γ　、　−７１゛　）　ζ　コ　（１１ ）である。

方程式（６）および方程式（７）　−［＋　１）を考慮に入れることからγ、（ １＋ｃｏｓφ）−２［（γ　ｔｗγＬ　”）　’　＋（γ５°γＬ−）’＋（７ ５−γＬ”）’］。（１２）したがって、方程式（１２）を３回用いて既知のγ 　ＬＷ、γＬ１、γ、−値で３つの異なる液体（２つは極性でることが必要）の 持つ接触角測定によって、任意の固体のγ　ＬＷ、γ５°、γ、−値は決定され ることができる。同様に、種々の固体（２つは極性でることが必要）上の液体の 接触角測定によって、γ　ＬＷ、γＬ’、γ、−値は決定されることができるし たがって、測定された表面張力パラメータで相互作用の自由エネルギーは方程式 （７）　−（９１を用いて計算されることができる。目的は、したがって接触角 を１８０°方向に取り、かつ土壌マトリックスから汚染物を除去する界面活性剤 を選択することである。

Ｂ、接触角測定の例 ある水圧流でＰＣＢを含んでいるＡｒｏｃｌｏｒ１２４８の総表面張力および非 極性成分の表面張力の決定は、相対的に明瞭である。極性表面張力成分のルイス 酸−塩基パラメータの測定は、多少より困難さ経験した。２つの別々の実験がな された。ペンダントドロップ法は、前記Ａｒｏｃｌｏｒ１２４８の総表面張力を 決定するために用いられた。液層形状は、液滴を引張りかつそれを広げる重力の 力と液層球体を作ろうとする表面張力との間の相互作用によってもたらす。前記 方法は、よく知られた１つであり、表面の物理化学に関するテキスト（例えばア ダムラ２１表面化学化学、第４判、■−９Ａセクション、ウィリーインターサイ エンス膠照）。２つの液滴は、撮影されかつ測定された。計算の一つは、以下に 再現される。

液滴の寸法および形状は、２つのパラメータ、つまり１つは最大幅箇所（ｄ、） で液層の幅（ａｍで）であり、かつ他は液滴の底部からの距Ｍｄ、で測定された 液滴の幅である、によって決定される。これらの値は、液滴の形状を述べている パラメータ、１／Ｈから決定する。

γ＝　（Δρ　ｄ、”）／Ｈ １２つの液滴の平均値は４２．８ｍＪ／ｍ２であった。

リフンユッッーフ７ンデール７−ルズ成分の表面張力、γ１、は平滑なフルオロ エチレン重合物表面での接触角測定から決定された。多数の液滴は、測定され、 かつ各々の液層の多数の測定が作られた。平均接触角は８１，３°であることが わかった。極性固体に対するヤング方程式は（１＋ｃｏｓφ）　７Ｌ　”’　− ２（７ｓ　”７Ｌ　”）ζであり、７５　”−１７，９ｍＪ／ｍ２゜Ａｒｏｃ　 １ｏｒ１２からγＬ　”−３４ｍ　Ｊ　／　ｍ　’を有する。極性成分の表面張 力γ０は、８．９ｍＪ／ｍ’であることが明らかである。

ルイス酸塩基パラメータは、 γ”−２（γ“γ−）（ によって極性成分、γＩ、に関連される。

極性物質のための完全なりング方捏式は、（１＋ｃｏｓφ）　７Ｌ　”’　＝２ 　（７ｍ　”７Ｌ　”）　’＋（γ、＋γＬ　−）　’　＋　（γＬ′γ、−〕 ′である。

２つの極性基質は、極性表面張力パラメータ；ポリスチレン（Ｐ　Ｓ）およびポ リメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を評価するために使用された。これら表面 張力成分は、下記表■に示される。

表■１表面張力成分 表面張力 ポリスチレンはＰＭＭＡに比べて有用性が少なく、なぜならば小さいγ−；両者 は単極性物質である、を有する。この単極性はγ　Ａｌ値が与えられるＡｒｏｃ ｌｏｒ１２４８としてのγ゛およびγ−に対して溶解しやすくする６Ｐ〜ＩＭＡ に対するＡｒｏｃｌｏｒ１２４８の平均接触角は、２３．８”であり、γＬ　” 　＝　１１．４ｍＪ／ｍ’を与える。８．９ｍＪ／　ｍ　’のγＬＡＢ値から７ １−−１．７ｍＪ／ｍ’を与える。

ポリスチレンの平均接触角は１７．９’で、かつ同様な計算結果かなされた。こ れら２つの基質上のＡｒｏｃｌｏｒ１２４８の接触角に基づくこれらの計算結果 は、下記表■に示される。

表ＩＶ、Ａｒｏｃ　１ｏｒ１２４８に対する極性表面張力値 γ−５，２１，７３，０ 限定された測定が十分特徴付けされた固体基質上のＡｒ。

ｃｌｏｒ１２４８を作ることができるとすれば、それらの値とはっきりせずに関 連されているが、それは液体の表面張力の検討に固有である。種々の異なる液体 が用いられるので、固体表面の表面張力成分を測定することが非常に容易であり 、かつ結果はより明瞭である。

表面張力の極性成分を評価するための第２の試みは、１丁０７−γ”＝２５．５ ｍＪ／ｍ’を持つ非極性パラフィン物質である市販のパラフィルム（ＰＡＲＡＦ 　Ｉ　ＬＭ）を用いてなされた。この物質上のＡｒｏｃｌｏｒ１２４８の平均接 触角は、５１．２°であり、７ＰＣ１１”’　５ｃ３８．　６およびγ、。

”−４，３ｍＪ／ｍ’を与える。これは、ＡＢ酸成分対してより小さい値であり 、前記ＡＢ酸成分前記物質にとって予想された性質により一致している。けれど 、ＰＭＭＡ上のＡｒｏｃｌｏｒ１２４８の接触角におけるこれらの値の使用は小 さいγ“、しかし非常に大きいγ〜　（約４０ｍＪ／ｍ’）を与えることが気が 付くべきである。これは、ＰＣＢの低溶解度と一致していない。

Ａｒｏｃｌｏｒ１２４８の表面張力の最終かつ独立の分析として、この物質の水 中の溶解度は利用されるでもよい。いくつかの仮定は、Ａｒｏｃｌｏｒ１２４８ についてなされた、すなわち、それは７”−０，７”−４，２，９ｍ　Ｊ　／　 ｍ　’を持つ非極性液体である。使用される溶解度の値は、ｌｐｐｍであった。

重合物溶解度調査から、界面自由エネルギーは次の関係： ΔＧｌ＝＋　−ｋＴ　ｌ　ｎ　（１／　Ｓ）　［１５）ここで、Ｓはモル／リッ トル（Ｍ）での溶解度、ｋはボルツマン定数、およびＴはケルビンでの温度、に よって溶解度に関連されることが知られている。最も信頼性のある接触角データ を表す。

ＰＣＢ実験の概要： φ、、、＝ＰＭＭＡ上で２０．４ φ、＝ＰＭＭＡ上で６６．３ φ、、４アＥド　＝ＰＭＭＡ上で５１．９およびＰ〜ｆＭＡの値、γＬＷ＝　４ ２．　Ｑ、γ＋−０，０、γ−−１６．７を与える。

Ａｒｏｃｌｏｒ１２４８は、非極性（γＴＯＴ　＝　γＬＷ＝　４゜３６ｍＪ／ ｍ’、指示されたペンダントドロップ測定より僅かに大きく、それからγ“−Ｏ ｍＪ／ｍ２）であると仮定することが妥当である。

溶解度（Ｓ）は、約ｌｐｐｍであり、分子量（Ｍ　Ｗ　）は約３６０であり、接 触可能表面領域（Ｓｃ）は約０．８Ｍｍ２（グルコースに対する２回のＳｃ値か ら評価）である。方程式（１５）にＳ　（ｉｐｐｍまたは２，７８ｘｌＯ−６Ｍ ）　、ｋ　（１゜３８×ｌ０−２３Ｊ／Ｋ）およびＴ　（３００Ｋ）の値を代入 るすることはΔＧ、＝＋−−６４．７ｅｒｇｓ／ａｍ’またはｍＪ　／ｍ’を与 える。

八〇Ｉ：！１−−２７１：ｌから、ｙ　＋ｉ−３２，３ｍ　Ｊ　／　ｍ　２ｆ） 値が得られる。

γ１２＝　［（γＰｃＩＩＬＷ）′＝（γ　ＬＷ）　ｒ　］　２＋２　［（γＰ ＣＢ“　γ、。−）【＋（γヶ′　γ、−）【−（γ、。１７よ−）ζ−（γＰ ＣＢ−γオ゛）【］を用いること、水として知られる値を入れることおよびＡｒ ｏｃｌｏｒ１２４８として誘導されたそれらの値は、γ１□＝　［（４３，４） ’　−（２１，８）ζＪ２＋２［（ＯｘγＰＣＢ　−）　’　＋　（２５，５Ｘ ２５．５）ζ−（ｒｐｃｓ　”　Ｘ２５．５）’　（ＯＸ２５．５）ζ］を与え る。

前記溶解度から、γ＋ｚ−３５．７５ｍＪ／ｍ’を独立して知られているので、 これはｒｐｃｓ　−（３，５ｍＪ／ｍ’　）値として溶解することをなす。次の 表■は、溶解度の異なる値としてγ、。−値を掲げている。

表■、溶解度に対するＡｒｏｃｌｏｒ１２４８と水の間の界面張力（γ、２ンお よびＡｒｏｃｌｏｒ１２４８のルイス塩基成分（γＰＣＩ−）１０．０ｐｐｍ　 ２６．５　７．８ より小さいＳｃ値（０，６Ｍｍ２）およびＳ５−１ｐｐに対して、７１：１＝４ ３．　１および７ＰＣＢ　−＝１．３ｍＪ／ｍ’。

したかって、接触角測定と溶解度との組合わせからＡｒ。

ｃｌｏｒ１２４８の表面張力成分のための最良の評価は、下記表Ｖに与えられる 。

表Ｖ、Ａｒｏｃｌｏｒ１２４８の表面張力成分子ｐｃＢ””　４３．４ｍＪ／ｍ ２ ７　ＰＣＢ　”　４３．４ｍ　Ｊ　／ｍ’アｐｃａ　−４，９ｍ　Ｊ　／ｍ’ ■、汚染物と界面活性剤の間の界面張力および界面活性剤選択の基準の決定 本発明方法の次の段階は、界面活性剤と対象の汚染物の界面エネルギーを決定す ることである。２つの液体間の界面張力は、液滴を吊下すること、液滴を回転す ること、および液ａ重量法のような種々のでがかりによって測定される。

−（γＩ′γ２−）ζ−（γ、−γ２　”　）　’　］　ｆ１６）の使用によっ て、１つはこの液体と３つの他の完全に特徴付けされた液体の間の界面張力γＩ ２が知れれば、７１１ｗ、γ１°、γ、−を得ることかできる。

界面活性剤極性（γ゛およびγ−）と非極性（γＬＩＦ）表面張力成分は、それ から化学構造に基づいて提示される。下記の方法は、界面活性剤分子の両方の極 性（親水性）および非極性（親油性）部分を必要とする３つの表面張力成分を表 わす。したがって、Ｎ極性基およびＭ非極性基に対する表面張力値が知っていれ ば、Ｎ＊Ｍ界面界面活性剤含わせについての評価はなすことができる。これは、 表面張力要求に微同調するある能力および汚染物除去のための界面活性剤を設計 することを与える。

ある界面活性剤　親水性−親油性 親水性基＋親油性基 および６つの表面張力測定： ３つｌ二ついて：　（７Ｍ　”％　７Ｍ”、γヨーンおよび３つについて＝　（ γ　ＬＷ、γＬ”ｓγ１−）界面活性剤に対して（γＭ−ＬＬＷ、γヨー、、′ 、γＩＩ−Ｌ　−）を与える。

汚染物（ｐ）と土壌または鉱物（ｍ）の間のΔＧ、／、Ｔ０？は、各々の組み合 わせに対して方程式（７）から計算される。

界面活性剤と汚染物の間のΔＧ　ｔ／ｐ　Ｔｏｆもまた決定されることができる 。

ΔＧ　＋／ｐ　ＴＯＴ　＞ΔＧ、、、ＴＯＴの場合、汚染物は土壌よりむしろ界 面活性剤に付着するように選ぶ。さらに、選択された界面活性剤は基準ΔＧ、、 、Ｔｏ丁　〉ΔＧｌ／＋ｓ”丁を保持丁へきであり、それによって界面活性剤は 土壌に優先的に付着せずく、したがって抽出工捏で相互に作用する。

Ａ、界面測定のための例 水に対する適切な表面張力値は、γ−７２．８、γＬ′−２１，８、γ”−２５ ，５、γ−−２５．５ｍＪ／ｍ’でありへ牛サンに対する適切な表面張力値はγ −１８，４、γ、２＝１８．４、γ“−〇、γ−−〇である。石英に対する値は 、ｒ”−３９，９、γ゛−０，７一−２５ｍＪ／ｍ’である。

Ａｒｏｃｌｏｒ１２４８に対する値は、前記表■に示される界面張力は、 によって前記方程式（１６）から示される。

デュブレ方程式は、接着自由エネルギー：ΔＧ＋３２”γ１２−γ１３−γ２３ を与える。

下記表■は（ａ）水および（ｂ）へキサンの存在での石英に対するＡｒｏｃｌｏ ｒ１２４８の接着エネルギーを示す。

表■、水および（ｂ）ヘキサンの存在での石英に対するＡｒｏｃｌｏｒ１２４８ の接着エネルギー パラメータ　値　種類 γ１２　３２ｊｍＪ／ｍ２　Ａｒｏｃｌｏｒ１２４３（＋１　と水（２）の間の 界面 張力 ΔＧ　Ｉｘ＝　”’　−３５，５水（３）の存在でのＡ　ｒ　。

）　ｃｌｏｒ１２４８（２）と ７、　石英（１）の間の接着自由 エネルギー ΔＧ、２ＴＯＴ　−９，３へキサン（３）の存在でのＡｒｏｃｌｏｒ１２４８ （２）と石英（１）の間の接 着自由エネルギー 表■において、１つは土壌における一般の構成、水の存在でのＡｒｏｃ　Ｉｏｒ １２４８と石英の間の実質的な接着自由エネルギーである。水がヘキサンによっ て置き換えられれば、接着エネルギーは実質的に減少されるが、Ａｒｏｃｌｏｒ がなお石英に結合することを意味する負である。

適切な界面活性剤に同種の計算をなすことは、界面活性剤がＡｒｏｃｌｏｒ　（ または汚染物）がもはや石英に結合しないことを意味することによる正接着エネ ルギーを生じるが否かを表わす。その界面活性剤は、汚染物で汚染され土壌を処 理するのに役に立つことができる。

■、共界面活性剤の添加による界面活性剤の改善土壌−汚染物系の界面張力に対 する極性および非極性寄与率の特性決定の後、油溶解性共界面活性剤で土壌に撒 くことによって界面活性剤と汚染物の間の接着を改善することができる。

接触角測定によって決定されている表面張力は共界面活性剤のためのパラメータ を与える。例えば、汚染物が大きい極性（大きいγ−酸成分であると、界面活性 剤と油溶解性共界面活性剤の望ましい組み合わせは、性質上大きい塩基である表 面活性剤と性質上大きい酸基である油溶解共界面活性剤とである。効果的な除去 を有するために、界面活性剤−共界面活性剤対は土壌−汚染物接触角が界面活性 剤溶液が汚染物土壌に加えられる時に１８０°になるように選ばれるべきであり 、その結果前記土壌から汚染物を完全に除去する。前記共界面活性剤は、パラメ ータの付加的道具を提供し、それによってこれは達成されるかもしれない。

産業上の応用 本発明方法は、汚染された土壌から化学的汚染物の抽出の使用を発見することを 期待される。

ＦＩＧ、　３ｂ。

国際調査報告 ＩＰ）ｅｍ＋＋、１．＊ｌエユＩ６□つ、。ρＣＴ／ＵＳ　９２１０５１７６国 際調査報告 ＰＣＴ／ｕｓ　９２１０５１７６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）土壌を特徴付ける工程； （ｂ）汚染物と土壌の表面エネルギーを決定する工程；および （ｃ）前記土壌からの除去に供されるべき界面活性剤の化学的性質を見積る工程 を具備した少なくとも１つの鉱物成分を有する土壌からの化学的汚染物の抽出の ために表面活性剤を選択する方法。 ２．前記土壌は、その鉱物性質を決定することによって特徴付けされる特許請求 の範囲第１項記載の方法。 ３．鉱物性質は、土壌およびそれらの濃縮を含む鉱物を同定することによって決 定される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４．前記汚染物と前記土壌の表面エネルギーは、（Ｉ）（ａ）前記汚染物と３つ の表面：非極性成分の表面張力、γＬＷ、の測定に供するのに適する第１表面、 極性、ルイス酸成分の表面張力、γ＋、の測定に供するのに適する第２表面およ び極性、ルイス塩基成分の表面張力、γ−、の測定に供するのに適する第３表面 との間、および（ｂ）土壌の少なくとも１つの鉱物成分とリフシッツーファンデ ールワールズの知られた値と正負ルイス酸−塩基成分の表面張力を持つ３つの異 なる液体（２つは極性でなければならない）との間、の接触角の測定をなすか、 （ＩＩ）知られた非極性でかつ正負ルイス酸−塩基表面張力成分を持つ界面張力 を計算するか、 いずれかによって決定される特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５．前記土壌から汚染物を除去すべき界面活性剤の化学的性質は、（１）界面活 性剤と汚染物との界面エネルギーを決定すること、（２）仮に界面エネルギーに 基づく全てにおいて（ａ）界面活性剤／汚染物の自由エネルギーが汚染物／土壌 の自由エネルギーより大きい、および（ｂ）界面活性剤／汚染物の自由エネルギ ーが界面活性剤／土壌の自由エネルギーより大きいならば、化学的汚染物を抽出 するための界面活性剤を選択すること、によって見積られる特許請求の範囲第１ 項記載の方法。 ６．（１）土壌を特徴付ける工程； （２）汚染物と土壌の表面エネルギーを決定する工程；（３）前記土壌からの除 去に供されるべき界面活性剤の化学的性質を見積る工程；および （ｂ）少なくとも１つの界面活性剤で前記汚染された土壌を処理する工程 を具備した少なくとも１つの鉱物成分を有する土壌からの化学的汚染物の抽出の ために表面活性剤を選択する方法。 ７．前記土壌は、その鉱物性質を決定することによって特徴付けされる特許請求 の範囲第６項記載の方法。 ８．鉱物性質は、土壌およびそれらの濃縮を含む鉱物を同定することによって決 定される特許請求の範囲第６項記載の方法。 ９．前記汚染物と前記土壌の表面エネルギーは、（Ｉ）（ａ）前記汚染物と３つ の表面：非極性成分の表面張力の測定に供するのに適する第１表面、極性、ルイ ス酸成分の表面張力の測定に供するのに適する第２表面および極性、ルイス塩基 成分の表面張力の測定に供するのに適する第３表面との間、および（ｂ）土壌の 少なくとも１つの鉱物成分とリフシッツーファンデールワールズの知られた値と 正負ルイス酸−塩基成分の表面張力を持つ３つの異なる液体（２つは極性でなけ ればならない）との間、の接触角の測定をなすか、（ＩＩ）知られた非極性でか つ正負ルイス酸−塩基表面張力成分を持つ界面張力を計算するか、 いずれかによって決定される特許請求の範囲第６項記載の方法。 １０．前記土壌から汚染物を除去すべき界面活性剤の化学的性質は、（１）界面 活性剤と汚染物との界面エネルギーを決定すること、（２）仮に界面エネルギー に基づく全てにおいて（ａ）界面活性剤／汚染物の自由エネルギーが汚染物／土 壌の自由エネルギーより大きい、および（ｂ）界面活性剤／汚染物の自由エネル ギーが界面活性剤／土壌の自由エネルギーより大きいならば、化学的汚染物を抽 出するための界面活性剤を選択すること、によって見積られる特許請求の範囲第 ６項記載の方法。