吸附等温线经常被用于吸附实验的描述。通常土壤的吸附能力可以通过如下公式得到:
式中为单位质量土壤的吸附量(摩/千克);
和
分别为初始和吸附平衡后吸附质的浓度(摩/升);
为溶液的体积(升);
为土壤的质量(千克)。因此将
为纵坐标,吸附后平衡浓度
为横坐标作一条曲线,此时得到的曲线就是土壤吸附等温线。
在恒温条件下,土壤吸附活性或达平衡时吸附浓度和表面吸附量之间的关系。
吸附等温线经常被用于吸附实验的描述。通常土壤的吸附能力可以通过如下公式得到:
式中为单位质量土壤的吸附量(摩/千克);
和
分别为初始和吸附平衡后吸附质的浓度(摩/升);
为溶液的体积(升);
为土壤的质量(千克)。因此将
为纵坐标,吸附后平衡浓度
为横坐标作一条曲线,此时得到的曲线就是土壤吸附等温线。
1888年,溶液吸附等温线首次被提出,并应用于拟合吸附实验数据。后来,研究者将吸附等温线应用于土壤吸附研究,并获得了一定的成功。土壤常见的吸附等温线可分为S型、L型、H型和C型(如图)。
特征是曲线的初始斜率很小,表面吸附亲和力低,随着初始吸附质的增加,表面吸附亲和力增加,斜率随之增加。这是由于土壤颗粒对吸附质铜离子的亲和力比水溶性有机物小,在吸附初期,铜离子优先与有机物质作用,因此,土壤对铜离子的吸附量增长缓慢,一旦铜离子的浓度超过有机物质的络合容量时,其吸附量很快增大。当吸附量趋近饱和时,土壤没有更多的吸附位点提供,此时吸附增长缓慢。
又称朗格缪尔等温线。由物理化学家I.朗格缪尔于1916年根据分子运动理论和一些假定提出的。此理论认为,在固体表面的分子或原子存在向外的剩余价力,可以吸附分子,吸附位可以均匀地分布在整个表面,但是只是吸附在表面的特定位置。L型土壤吸附吸附等温线的特征是其初始斜率不随吸附质浓度的增加而增大。这是由于土壤表面逐渐被吸附质覆盖,吸附位点逐渐减少,吸附等温线斜率随着吸附浓度增加而减小。此种吸附行为的特点在于低浓度时吸附剂对吸附质的亲和力高。由于亲和力和空间效应的共同作用,使等温线对浓度轴呈凹形曲线。
又称高亲和力等温线。是L型土壤吸附等温线的极端情况。描述的是吸附剂与吸附剂的强相互作用。特征是曲线的初始斜率很大。此种情况是由形成内圈表面配合物或吸附过程中范德华力很大造成的。
描述的是吸附剂和吸附质之间无任何键合作用。吸附离子或分子仅仅在相界面和本体溶液中分布或分配的行为。C型土壤吸附等温线一般被认为是线性吸附等温线,即使达到吸附饱和,其斜率与吸附质的浓度无关。在C型土壤吸附等温线中,物质的吸附和脱附是可逆的,温度对吸附的影响较小,当加入其他竞争吸附物质时,基本上对吸附没有影响。C型土壤吸附等温线也可以用分配系数Kp来描述,此时Kp就是C型土壤吸附吸附等温线的斜率,为常数。
描述土壤和土壤胶体在吸附离子或分子过程中吸附量与离子(分子)浓度和时间关系的数学式。反映吸附过程中离子在固液相中的分配及其与浓度的关系。尽管吸附等温线有多种类型,在土壤中应用的吸附等温方程式主要有朗格缪尔方程(L型)和高亲和力(H型)方程两种。这两式的扩展式或修正式也比较多,多用于个别特定的吸附过程。
吸附等温线是纯粹的描述宏观吸附数据的曲线,其并没有对反应机制进行阐明,必须借助分子尺度研究手段(如光谱技术)来探明反应机制。因此,吸附实验数据符合某一特定的等温线并不说明此等温线是对实验数据的唯一描述。在土壤化学文献中,上述等温曲线应用得非常多,仅凭吸附等温线来区分吸附和沉淀是不可靠的。因为在一定实验条件下,沉淀和吸附是可以同时发生的。