环丁砜（Sulfolane）作为一种极性非质子溶剂，广泛应用于气体处理及相关炼油工艺，包括天然气中酸性组分的脱除。在同类生产装置中，元素硫通过克劳斯法从硫化氢中大量回收，而烧碱（NaOH）则用于脱除酸性气体与硫醇。因此，环丁砜、NaOH与元素硫可能在污染场地共存，但三者耦合作用对环丁砜形态与迁移转化的影响仍缺乏深入认识。本研究通过光学显微镜与小角中子散射，在不同尺度上定量分析了NaOH对环丁砜–水混合体系的影响，并以NaCl和HCl为参照，区分离子强度效应与特异性离子相互作用。进一步利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱（ATR‑FTIR）揭示了上述行为的分子机制，评估富环丁砜区域对硫的增溶与分配行为的影响，从而将宏观相分离行为与纳米级结构及氢键作用机制相关联。研究结果表明，NaOH会显著改变水体结构，并与环丁砜竞争氢键，导致NaOH浓度升高时环丁砜发生去溶剂化。原本可完全混溶的环丁砜–水体系会形成富环丁砜的宏观乳液或分子簇（经小角中子散射证实），直接影响其在地下水中的迁移行为。元素硫虽不溶于水，但可溶解进入富环丁砜区域并在界面富集，实现还原态硫与环丁砜的协同迁移。与NaCl和HCl的对比表明，上述现象并非普通“盐析”效应：NaCl仅引起微弱变化；而傅里叶变换红外光谱证实，HCl可通过与砜基氧的特异性相互作用增强环丁砜的水合作用。本研究结果为预测碱性与硫素复合污染场地中环丁砜的环境归趋、优化环丁砜污染地下水治理方案提供了机理解释。该成果发表在Environmental Surfaces and Interfaces期刊上。

摘要图

图1. 元素硫在环丁砜液滴中的分配行为光学显微镜图（样品为50 wt%环丁砜水溶液，经1 mol/L NaOH处理后发生相分离。图中黄色区域表明元素硫分配进入环丁砜相（图A与图B均如此）。图B显示大的硫团簇被环丁砜包裹，导致硫溶解并使环丁砜相呈现黄色。由于硫团簇厚度较大，图B中该团簇区域呈现失焦状态）

图2. NaOH诱导环丁砜介尺度相分离及其在地下水中与硫协同迁移的概念图（碱性条件促进富环丁砜液滴/簇的形成，降低其有效扩散系数，并使元素硫发生分配富集，形成富有机质微环境；该环境可引发次生氧化还原与矿物反应，对污染监测与场地治理具有重要意义）

文章信息

Specific-ion effects in sulfolane–water: Hydroxide-induced phase separation versus chloride and hydroniumErica Pensini, Alejandro G. Marangoni*Environmental Surfaces and Interfaces Volume 4, December 2026, Pages 208-216https://doi.org/10.1016/j.esi.2026.02.004

期刊简介

Environmental Surfaces and Interfaces 报道环境表界面相关的研究，重点关注环境污染控制过程中的表界面行为，包括气液、液-液、气-固、液-固、固-固和生物界面。本刊欢迎环境表面和界面相关的基础理论研究、仪器和方法的开发，以及其它相关的实验室和现场实验研究。

ESI由科爱与北京师范大学珠海校区合作运营，期刊主编由北京师范大学珠海校区敖志敏教授和阿德莱德大学王少彬教授担任。

主编：敖志敏 教授

北京师范大学珠海校区

研究领域：环境污染控制表界面过程、环境理论化学、持久性/挥发性有机污染物、环境催化剂开发、催化机理研究、过硫酸盐基高级氧化过程、光催化

主编：王少彬 教授

The University of Adelaide, Australia

研究领域：新型纳米材料开发、环境催化、二氧化碳储存与转化以及太阳能利用等

期刊刊载主题（包括但不限于）：

• Advanced hetero-catalysis environmental functional materials

• Nanobubble technology

• Electro-chemistry

• Bio interface in environmental-related processes

• Colloid and interface chemistry

• Surface adsorption and desorption

• The interface process in engineered membrane and biological film

• Theoretical calculation of surface/interface science

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