黄壤颗粒表面离子吸附动力学中的离子特异性效应

摘要：

基于考虑离子非经典极化作用的离子吸附动力学模型,以可变电荷黄壤颗粒为代表材料,研究了锂离子(Li+)、钠离子(Na+)和铯离子(Cs+)在黄壤颗粒表面的吸附动力学特征,进一步计算了离子在土壤/水界面的扩散距离与表面电化学参数.结果表明:(1)Li+、Na+和Cs+在黄壤颗粒表面吸附仅存在一级动力学过程并存在明显的离子特异性差异,这种差异随着电解质浓度降低而增大;(2)离子非经典极化与体积效应的共同作用决定了离子在固/液界面的扩散距离,在较高浓度电解质中,Na+和Li+的离子体积和极化效应基本平衡,导致Na+和Li+离子间差异不显著,但Cs+由于强烈的非经典极化作用,扩散距离表现为:Cs+＞Na+≈Li+;在低浓度电解质中,离子非经典极化作用占主导,扩散距离表现为:Cs+＞Na+＞Li+,表明离子扩散距离在低浓度下差异大,而高浓度下差异不显著;(3)离子扩散距离的差异导致固/液界面电位的不同,Stern电位、电荷密度和电场强度均受到离子扩散距离的影响,表面电位(绝对值)在各个浓度下均表现为:Li+＞Na+＞Cs+,说明表面电位仅受非经典极化作用的影响.本研究将对土壤/水界面反应理论的完善提供新思路.

关键词：离子吸附、极化、表面电位、离子特异性效应、电场

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分类号：S153(土壤学)

资助基金：国家自然科学基金项目41530855;重庆市自然科学基金项目cstc2015jcyjA80015;中国科协青年人才托举工程计划项目2015QNRC001

在线出版日期：2019-02-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1450-1459