粘土吸附容量

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1、一、基本概念吸附气体和液体中物质的固体物质称作吸附剂，被吸附的气体和液体中的物质称为吸附质。吸附质在表面吸附以后的状态称为吸附态。吸附是发生在吸附剂表面的局部位置，这样的位置就叫吸附中心。吸附中心与吸附态共同组成表面吸附络合物。吸附在固体表面的吸附质发生浓度减少时，称为脱附（或解吸）作用。当吸附与脱附过程进行的速率相等时，固体表面的浓度保持不变时，这样的状态称为吸附平衡。按吸附现象产生的机理，可分为物理吸附及化学吸附。（一）物理吸附物理吸附是由于分子间作用力，即范德华（vanderWalls）力所产生。其

2、原因是由于固体颗粒表面电荷的不均衡，往往使其带电荷，从而吸附溶液中相反电荷的离子。地下水中具有这种吸附性能的吸附剂有，粘土矿物、偏硅酸胶体、铁锰氢氧化物和腐殖质等物质。物理吸附这个表面反应是一种可逆反应，可用质量作用定律来描述。（二）化学吸附化学吸附是通过化学键作用力吸附分子或离子，液相中的离子是静电与共价键力结合到固体颗粒表面的；被吸附的离子进入颗粒的结晶格架，成为晶格的一部分，它不可能再返回溶液，是一种不可逆反应。这种现象也称为“特殊吸附”。二、吸附理论（一）吸附量与离子交换容量吸附量表示吸附剂的吸附

3、能力可用吸附量表示。吸附量定义为：在一定的条件下吸附达到平衡后，单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量。表示为：式中：G——吸附量；x——总吸附量；m——吸附剂质量。吸附量可通过测定吸附物平衡浓度求得。在一定浓度下，将已知质量的固体吸附剂与已知体积和吸附质浓度的溶液混合在一起，搅拌至溶液浓度不再改变为止。用化学或物理方法测定溶液浓度的变化后，可按下式求得吸附量：式中：G——吸附量；c0——吸附质初始浓度；ceq——吸附质平衡浓度；V——溶液体积；m——吸附剂质量。吸附量与吸附剂的组成、性质、比表面积、浓度有关，

4、也与吸附质的组成、形态、浓度有关，还与水体温度、pH值、pE、含盐量以及共存的无机与有机物的情况有关。离子交换容量在地质学和土壤学中常用阳离子交换容量CEC（CationExchangeCapacity）表示岩石、矿物和松散沉积物的吸附量。表3-5某些岩石和矿物的交换容量吸附剂阳离子（meq/100g）阴离子（meq/100g）121沸石100~300230~620蛭石100~150100~1504蒙脱石80~15070~10023~31多水高岭石（4H2O）40~50多水高岭石（2H2O）5~10高岭石

5、3~156.6~13.3高岭石（胶体）20.2硅质胶体80新鲜沉积物及土壤中的有机物100~150伊利石10~4010~40绿泥石10~4010~40绿脱石12~20皂石21贝得石21白榴石460方钠石920钙霞石1090黝方石880水铝英石25~5070页岩10~41凝灰岩32~49玄武岩0.5~2.8长石1~2石英0.5~5.3电荷零点pH值固体颗粒表面电荷与介质的pH值有较大的相关性。其性质或数量上都是介质pH值的函数。pH值时（低到一定程度），正的表面电荷占优势，吸附阴离子；pH高时，完全是负的表

6、面电荷，吸附阳离子；pH值为一中间值时，表面电荷为零，这一状态称为电荷零点，该状态下的pH值称为电荷零点pH值，记为pHzpc。表3-6某些矿物的零点电位pH值（pHzpc）矿物pHzpc来源HgS（辰砂）3~4AAl（OH）3（三水铝石）6.8~9.2BFe（OH）3（非晶质）8.5~8.8Cα-FeOOH（针铁矿）5.9~6.7Dβ-MnO2（软锰矿）3.6，7.3CMnO2（各种形式的）2ECaCO3（方解石）8~9BSiO2（石英）＜3.7CSiO2（胶体）1~2.5EAl2O3（刚玉）9.1ET

7、iO2（脱钛矿）7.2EFe3O4（磁铁矿）6.5EFe2O3·nH2O6~9E（Na，Ca）（Al，Si）AlSi2O8（斜长石）2CKAlSi3O8（微斜长石）2CAl2Si4O10（OH）2·xH2O（蒙脱石）≤2.5AAl4Si4O10（OH）8（高岭石）3.3~3.6ACaCO3（方解石）8~9A（二）吸附等温线吸附等温线在一定的温度条件下，测定的吸附量与吸附物平衡浓度的关系曲线，相应的数学方程式称为吸附等温式。在稀溶液中最常见的有以下两种类型。1.弗里因德里利希等温式（FreundlichEq

8、uation）G=KCneq-（3-42）式中：G——吸附量；K——常数；n——表示该等温吸附线线性度的常数，介于0与1之间；当液相中被吸附组分浓度很低，或在砂土（CEC值小）中产生吸附时，n→1；C——平衡时液相离子浓度（mg/L）；如图3-5所示。取对数形式，可变为线性方程。lgG=lgK+nlgCeq（3-43）以lgG对lgCeq作图可得一直线。lgK为截距。K值为Ceq=1时的吸附量，可大致表示吸附能力的强弱。N为斜