硫杂环烷是一种有毒的有机硫溶剂，在纯水中可自由混合，并且具有较高的生物可利用性[1,2]。它因意外泄漏和不当处理而释放到环境中[2,3]，已在加拿大、澳大利亚、美国和德国的地下水中被检测到[4],[5],[6],[7]。植物能够吸附硫杂环烷[8,9]：在可食用作物、树木以及靠近酸性气体处理设施的湿地植物中都发现了硫杂环烷的吸收现象[4,10,11]。由于硫杂环烷广泛应用于气体净化和其他工业过程，它通常会与有机共污染物（如烃类、胺类、醇类和甲基叔丁基醚（MTBE）以及酚类化合物[2,6,10],[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19],[20],[21],[22],[23],[24],[25],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33]）共同存在于地下水中。酚类化合物具有毒性，迁移性较强，并且存在于石油中。
针对受硫杂环烷污染的地下水，已经提出了一些修复策略。在好氧条件下进行生物修复可以降解硫杂环烷[3]，使用能够降解硫杂环烷的细菌（例如Cupriavidus sp. Y9）进行生物强化或生物刺激可以提升降解速率[34]。在细菌代谢物和三价铁的存在下，也观察到了非生物转化现象[35]。高级氧化工艺（包括UVC/H?O?、臭氧氧化、芬顿反应、光催化和湿法氧化）可以加速硫杂环烷的降解，这些方法常用于泵抽处理系统[6]。活性炭吸附也被用于去除硫杂环烷[6]。选择哪种修复策略不仅取决于污染物浓度，还取决于污染物在受污染含水层中的迁移速度和范围。
有机污染物在水中的混合行为对其命运和迁移具有重要影响[32,36]。硫杂环烷在纯水中可自由混合，因此容易在含水层中迁移[2]。然而，在盐类（尤其是硫酸盐）的存在下，其混合性会降低，这会促进硫杂环烷在矿物表面的吸附并延缓其迁移[12,36,37]。此外，共污染物会形成分子簇，从而改变其吸附性和迁移性。例如，我们之前发现硫杂环烷在水中会与二异丙胺（DIPA）和吡啶形成核壳结构[32,38]。在DIPA-硫杂环烷-水混合物中，富含DIPA的核层会阻碍DIPA在矿物表面的吸附，可能促进DIPA的迁移[32]；而在吡啶-硫杂环烷-水混合物中，硫杂环烷与吡啶的聚集使得硫杂环烷和吡啶能够共同吸附在粘土上[38]。这些研究表明，三元混合物中的混合和聚集现象会显著影响污染物的迁移。
尽管硫杂环烷和酚类化合物在受石油污染的环境中经常共存，但硫杂环烷在硫杂环烷、酚类化合物和水的三元混合物中的混合行为尚未得到研究。特别是，目前尚不清楚酚类共污染物是促进还是阻碍硫杂环烷的聚集，是否会导致其分离成较大液滴，以及它们如何影响硫杂环烷在矿物表面的吸附或通过实际吸附剂的去除。填补这一知识空白对于预测含酚类化合物的地下水中硫杂环烷的迁移情况以及设计有效的处理策略至关重要。
在这里，我们研究了酚类化合物对硫杂环烷-水混合物混合行为的影响，以及这种影响对硫杂环烷在水环境中迁移的影响。我们通过小角中子散射和计算机模拟实验及理论分析探讨了酚类化合物与硫杂环烷的聚集现象。通过瓶装实验和光学显微镜观察到混合物分离成微米级的大液滴。通过衰减全反射-傅里叶变换红外光谱、分子模拟以及COSMO-RS模型估算的活度系数研究了酚类化合物与水之间的相互作用。随后，我们评估了酚类化合物对硫杂环烷在矿物表面吸附的影响，及其对地下水迁移的影响，并评估了它们使用聚氨酯海绵进行低能耗水净化效果的作用。最后，我们讨论了这些结果如何扩展到更复杂的混合物，这些混合物中通常还含有甲苯（toluene）、MTBE和DIPA等典型共污染物，这些物质在地下水中经常与硫杂环烷和酚类化合物一同存在。
