土壤离子交换平衡：电
发布时间：2021-12-31 13:05
离子交换是自然界中一个非常重要的物理化学过程,它影响着土壤等带电颗粒表面性质、颗粒间相互作用、团聚体稳定性以及双电层结构等,进而影响到众多的微观过程及宏观现象。离子交换已经成为很多学科（包括土壤学、物理学、化学以及生物学）的重要研究内容而受到普遍关注。各学科研究体系中大都存在大量的纳米／胶体带电颗粒。带电颗粒表面带有大量的电荷,这些电荷在颗粒表面附近能够形成很强的电场（108V/m量级）。吸附在双电层中的反离子就处于此强电场中,其外层电子云的量子涨落必然受到强电场的诱导作用而发生极化,极化后的反离子本身也会屏蔽该处的电场,这种离子因量子涨落而产生的极化与表面电荷产生的强电场之间的相互作用简称为“电场-量子涨落”耦合作用。由于离子间外层电子排布的差异,在电场中的极化作用不同。这种极化差异必然导致固／液界面上离子间交换吸附能力的差异。遗憾的是,目前所有的理论都只是从离子大小水化作用、色散力（量子涨落）等效应来解释离子界面行为的差异,而忽略了颗粒表面强电场的事实,使得现有理论不能解释很多物理学,生物学中的实验现象。已有的离子交换平衡模型如化学反应模型、Donnan平衡模型以及经典的双电层模型...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 双电层理论的发展
1.1.1 Debye-Huckel理论
1.1.2 Gouy-Chapman理论
1.1.3 Stern理论
1.1.4 双电层理论的新进展
1.2 离子交换平衡的一般理论
1.2.1 基于化学反应的离子交换平衡
1.2.2 基于物理化学过程的离子交换平衡
1.2.3 基于双电层的离子交换平衡
1.2.4 离子交换平衡新进展
1.3 离子交换平衡中Hofmeister效应的经典解释
1.3.1 离子大小与水合作用
1.3.2 离子极化
1.4 小结
第2章 绪论
2.1 选题依据
2.2 研究目标
2.3 研究内容
2.4 材料与方法
2.4.1 非线性Poisson-Boltzmann方程的理论研究
2.4.2 实验设计
2.4.3 离子交换平衡实验材料与方法
2.4.4 表面性质联合测定中的材料与方法
2.5 技术路线
第3章 Poisson-Boltzmann方程的校正：离子间相互作用和离子空间位阻
3.1 理论
3.2 结果与讨论
3.2.1 离子空间位阻效应对表面电位的影响
3.2.2 离子体积与离子间相互作用对双电层中离子分布的影响
3.3 小结
第4章 混合电解质体系下Poisson-Boltzmann方程的解析解
4.1 不同一价与二价离子混合体系下PB方程的解析解
4.1.1 1：1+2：1混合电解质下PB方程的解析解
4.1.2 1：1+1：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.3 1：1+2：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.4 2：1+1：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.5 2：1+2：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.6 2：2+1：2混合电解质下PB方程的解析解
4.2 双电层中一价与二价离子两两混合电解质体系下的浓度分布
4.3 小结
第5章 混合电解质体系中表面电位与离子在本体溶液与双电层中分配的关系
5.1 基于非线性PB方程的表面电位
5.1.1 1：1+2：1型混合电解质
5.1.2 1：1+1：2型混合电解质
5.1.3 1：1+2：2型混合电解质
5.1.4 1：2+2：1型混合电解质
5.1.5 2：2+2：1型混合电解质
5.1.6 2：2+1：2型混合电解质
5.2 考虑离子极化的表面电位
5.3 小结
第6章 基于Na/Ca交换的离子交换平衡新理论
6.1 基于库仑力的离子交换选择系数
6.2 Ca/Na交换中的强Hofmeister效应
6.3 Ca/Na交换中强Hofmeister效应的经典相互作用能解释
6.3.1 色散力
6.3.2 离子大小与水化作用
6.3.3 离子诱导力
6.4 界面中Hofmeister效应的一般来源
6.5 强诱导力与经典诱导力的比较
6.6 小结
第7章 “电场-量子涨落”耦合作用对离子交换平衡的影响
7.1 理论
7.2 结果与讨论
7.2.1 蒙脱石的表面电荷数量
7.2.2 Na/Mg、Li/Na、Li/K在蒙脱石表面的交换平衡结果
7.2.3 Li/Na、Li/K、Na/Mg和Na/Ca体系的相对电荷系数
7.2.4 Na/K以及Li/Na/K交换中相对电荷系数的理论预测
7.2.5 离子交换平衡新理论与经典模型的比较
7.2.6 不同离子组合间交换平衡体系总吸附能的定量化
7.3 小结
第8章 离子交换平衡新理论在带电颗粒表面性质联合测定中的应用
8.1 理论
8.1.1 考虑“电场-量子涨落”耦合作用时的表面性质测定原理
8.1.2 忽略“电场-量子涨落”耦合作用时的表面性质测定
8.1.3 本体溶液中离子间相互作用
8.2 结果与讨论
8.2.1 Na~+与Ca~(2+)选择电极的标定
8.2.2 H~+饱和样表面性质的测定
8.2.3 Na~+饱和样表面性质的测定
8.2.4 “电场-量子涨落”耦合作用与离子间相互作用对表面电位的影响
8.3 小结
第9章 结论与展望
9.1 主要结论
9.2 创新点
9.3 展望
参考文献
致谢
在学期间发表的论文与参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]Generalized Poisson-Boltzmann Equation Taking into Account Ionic Interaction and Steric Effects[J]. 刘新敏,李航,李睿,田锐,许晨阳. Communications in Theoretical Physics. 2012(09)
本文编号：3560310
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 双电层理论的发展
1.1.1 Debye-Huckel理论
1.1.2 Gouy-Chapman理论
1.1.3 Stern理论
1.1.4 双电层理论的新进展
1.2 离子交换平衡的一般理论
1.2.1 基于化学反应的离子交换平衡
1.2.2 基于物理化学过程的离子交换平衡
1.2.3 基于双电层的离子交换平衡
1.2.4 离子交换平衡新进展
1.3 离子交换平衡中Hofmeister效应的经典解释
1.3.1 离子大小与水合作用
1.3.2 离子极化
1.4 小结
第2章 绪论
2.1 选题依据
2.2 研究目标
2.3 研究内容
2.4 材料与方法
2.4.1 非线性Poisson-Boltzmann方程的理论研究
2.4.2 实验设计
2.4.3 离子交换平衡实验材料与方法
2.4.4 表面性质联合测定中的材料与方法
2.5 技术路线
第3章 Poisson-Boltzmann方程的校正：离子间相互作用和离子空间位阻
3.1 理论
3.2 结果与讨论
3.2.1 离子空间位阻效应对表面电位的影响
3.2.2 离子体积与离子间相互作用对双电层中离子分布的影响
3.3 小结
第4章 混合电解质体系下Poisson-Boltzmann方程的解析解
4.1 不同一价与二价离子混合体系下PB方程的解析解
4.1.1 1：1+2：1混合电解质下PB方程的解析解
4.1.2 1：1+1：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.3 1：1+2：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.4 2：1+1：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.5 2：1+2：2混合电解质下PB方程的解析解
4.1.6 2：2+1：2混合电解质下PB方程的解析解
4.2 双电层中一价与二价离子两两混合电解质体系下的浓度分布
4.3 小结
第5章 混合电解质体系中表面电位与离子在本体溶液与双电层中分配的关系
5.1 基于非线性PB方程的表面电位
5.1.1 1：1+2：1型混合电解质
5.1.2 1：1+1：2型混合电解质
5.1.3 1：1+2：2型混合电解质
5.1.4 1：2+2：1型混合电解质
5.1.5 2：2+2：1型混合电解质
5.1.6 2：2+1：2型混合电解质
5.2 考虑离子极化的表面电位
5.3 小结
第6章 基于Na/Ca交换的离子交换平衡新理论
6.1 基于库仑力的离子交换选择系数
6.2 Ca/Na交换中的强Hofmeister效应
6.3 Ca/Na交换中强Hofmeister效应的经典相互作用能解释
6.3.1 色散力
6.3.2 离子大小与水化作用
6.3.3 离子诱导力
6.4 界面中Hofmeister效应的一般来源
6.5 强诱导力与经典诱导力的比较
6.6 小结
第7章 “电场-量子涨落”耦合作用对离子交换平衡的影响
7.1 理论
7.2 结果与讨论
7.2.1 蒙脱石的表面电荷数量
7.2.2 Na/Mg、Li/Na、Li/K在蒙脱石表面的交换平衡结果
7.2.3 Li/Na、Li/K、Na/Mg和Na/Ca体系的相对电荷系数
7.2.4 Na/K以及Li/Na/K交换中相对电荷系数的理论预测
7.2.5 离子交换平衡新理论与经典模型的比较
7.2.6 不同离子组合间交换平衡体系总吸附能的定量化
7.3 小结
第8章 离子交换平衡新理论在带电颗粒表面性质联合测定中的应用
8.1 理论
8.1.1 考虑“电场-量子涨落”耦合作用时的表面性质测定原理
8.1.2 忽略“电场-量子涨落”耦合作用时的表面性质测定
8.1.3 本体溶液中离子间相互作用
8.2 结果与讨论
8.2.1 Na~+与Ca~(2+)选择电极的标定
8.2.2 H~+饱和样表面性质的测定
8.2.3 Na~+饱和样表面性质的测定
8.2.4 “电场-量子涨落”耦合作用与离子间相互作用对表面电位的影响
8.3 小结
第9章 结论与展望
9.1 主要结论
9.2 创新点
9.3 展望
参考文献
致谢
在学期间发表的论文与参与的项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]Generalized Poisson-Boltzmann Equation Taking into Account Ionic Interaction and Steric Effects[J]. 刘新敏,李航,李睿,田锐,许晨阳. Communications in Theoretical Physics. 2012(09)
本文编号：3560310
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3560310.html
