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土壤静电吸附

/electrostatic adsorption of soil/
条目作者谭文峰

谭文峰

最后更新 2023-10-25
浏览 137
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带电荷的土壤胶体颗粒表面通过与离子间的库仑力,吸附带相反电荷离子的过程。吸附自由能为两者间的库伦作用能。又称电性吸附、非专性吸附。

英文名称
electrostatic adsorption of soil
又称
电性吸附、非专性吸附
所属学科
农业资源与环境

根据双电层理论,为保持电中性,带电荷的土壤胶体表面通过静电引力吸引相反符号的离子,从而使胶体表面附近这些离子的浓度大于本体溶液中的浓度。被吸附的反电荷离子,按玻尔兹曼[注]分布定律分布在胶体表面双电层中,基本不影响胶体表面化学性质。

土壤的电荷性质。以永久负电荷为主的土壤和以可变电荷为主的土壤,对阳离子的吸附能力不一样,如前者对K+的吸附多于后者。土壤中带正电荷的游离氧化铁、氧化铝以及高岭石边面或表面铝羟基等的含量和类型都影响其对阴离子的吸附量。土壤有机质是土壤中重要的负电荷载体,可降低土壤对阴离子的吸附,pH高时尤为明显。

离子的本性和数量。高价阴离子带的负电荷比低价阴离子多,受带正电荷胶体表面的引力较大;同价离子中,半径愈小的离子,水合壳愈厚,受胶体表面引力愈小,反之亦然。

土壤pH。pH改变离子存在的形态、离子对交换点位的竞争和土壤胶体的可变电荷数量及符号,影响土壤对阴离子的电性吸附。MgCl2溶液中的Mg2+在偏酸性条件下,与OH-形成而被土壤吸附;Ca2+在低pH时,可以形态通过电性吸附于黏土矿物表面。

离子浓度。从图可见,在Zn2+的浓度为0~5毫摩/升内,黄棕壤红壤对Zn2+的吸附量随平衡溶液中Zn2+离子浓度的增加而增加,低浓度时增加较快,随着浓度的提高增加减缓;当Zn2+离子浓度大于2毫摩尔/升后,浓度再提高,土壤对Zn2+的吸附量增加很微或不增加,接近或达吸附最大值。

红壤、黄棕壤Zn的吸附量与平衡溶液中Zn浓度的关系红壤、黄棕壤Zn的吸附量与平衡溶液中Zn浓度的关系

相伴离子。相伴阴离子对阳离子吸附的影响主要包括:①不同阴离子对溶液离子强度的影响不同。②不同阴离子对同种阳离子形成离子对的常数K值不一样,导致土壤对阳离子的吸附能力不同。③阴离子(如)的配位吸附释放OH-,改变土壤胶体表面性质。当溶液电解质浓度相同时,相伴阳离子不同,一方面溶液pH可能不同;另一方面,阴离子与不同阳离子形成离子对的能力也不同。

溶液介电常数。土壤溶液的介电常数降低,土壤对阴离子的吸附量增大,但并不改变土壤对不同阴离子的亲和力顺序。

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