极化效应对粘土矿物中离子交换吸附的影响
发布时间：2023-04-11 00:47
离子交换吸附是土壤/粘土矿物中普遍发生的物理化学过程。它不仅对土壤/水环境中养分循环以及重金属污染和农田面源污染发生等有直接影响,而且与土壤侵蚀、土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤水分入渗和土壤物质迁移等宏观现象的发生密切相关。长期以来,离子交换吸附受到研究者的普遍关注,一系列用于描述土壤这一复杂体系的离子交换吸附模型相继提出。然而,土壤中的离子交换吸附是多种吸附力同时并存和多种反应同时发生的复杂过程,而土壤离子交换吸附的已有模型多为经验或半经验模型,因此这些经验或半经验模型难以用于揭示离子界面反应复杂的微观机制。近年来,土壤或粘土体系中离子吸附机制研究方面取得了一些重要进展,包括:(1)离子吸附的传质过程与界面反应过程的区分;(2)电场驱动下的离子扩散与静电吸附的关系;(3)弱静电力吸附和强作用力(静电和非静电)吸附过程的动力学描述;以及(4)静电场引发的非静电力吸附的发生等等。特别是关于“静电场引发的非静电力吸附”效应,可能在土壤或粘土体系中的离子界面吸附方面普遍性地发生着重要的作用。众所周知,土壤或粘土颗粒表面带有大量电荷,这些电荷连同扩散层中的吸附态反离子可在界面附近形成强度达1...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 土壤胶体表面性质
1.2.1 土壤胶体比表面
1.2.2 土壤胶体表面电荷
1.3 带电界面相关理论
1.3.1 电化学平衡
1.3.2 泊松?玻尔兹曼方程(PB方程)
1.3.3 泊松?玻尔兹曼方程的应用
1.3.4 界面电容和斯特恩(Stern)及格雷厄姆(Grahame)模型
1.3.5 非线性泊松-玻尔兹曼方程的解析解
1.4 离子交换与吸附理论进展
1.4.1 离子交换平衡模型
1.4.2 离子扩散模型
1.4.3 离子吸附平衡模型
1.4.4 离子吸附动力学模型
1.5 基于静电场理论的离子吸附模型
1.5.1 考虑静电场的离子交换平衡模型
1.5.2 考虑静电场的离子交换动力学模型
1.6 Hofmeister效应对离子吸附的影响
1.7 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 技术路线
第3章 考虑离子极化效应的离子吸附动力学模型
3.1 引言
3.2 考虑极化效应的离子吸附动力学理论
3.2.1 存在强极化效应时阳离子的吸附过程
3.2.2 存在弱极化效应时阳离子的吸附过程
3.3 材料与方法
3.3.1 材料与样品的制备
3.3.2 离子吸附动力学
3.4 结果与讨论
3.5 小结
第4章 基于离子吸附动力学模型对离子极化效应的定量表征
4.1 引言
4.2 基于Gouy-Chapman理论估算离子Hofmeister能量的模型
4.3 材料与方法
4.3.1 材料与样品的制备
4.3.2 离子吸附动力学
4.3.3 实验条件
4.4 结果与讨论
4.4.1 阳离子吸附动力学实验结果
4.4.2 基于阳离子吸附动力学测定离子的平衡吸附量
4.4.3 测定极化效应影响下离子-表面间产生的Hofmeister相互作用能
4.4.4 Hofmeister能量估算模型的验证
4.5 小结
第5章 基于极化效应的离子吸附平衡
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 材料与样品制备
5.2.2 离子吸附动力学实验
5.3 实验结果
5.4 讨论
5.4.1 不存在极化效应时亚稳态的理论分析
5.4.2 存在极化效应时亚稳态的理论分析
5.4.3 交换实验中阳离子的扩散系数及扩散层深度
5.5 小结
第6章 极化作用对离子吸附亚稳平衡的影响
6.1 引言
6.2 带电异质系统中的离子交换亚稳平衡理论
6.3 材料与方法
6.3.1 样品制备
6.3.2 离子吸附动力学
6.4 结果与讨论
6.4.1 阳离子吸附动力学实验结果
6.4.2 亚稳平衡理论的验证
6.5 小结
第7章 结论与展望
7.1 全文结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
在学期间参与的学术活动
本文编号：3789023
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 土壤胶体表面性质
1.2.1 土壤胶体比表面
1.2.2 土壤胶体表面电荷
1.3 带电界面相关理论
1.3.1 电化学平衡
1.3.2 泊松?玻尔兹曼方程(PB方程)
1.3.3 泊松?玻尔兹曼方程的应用
1.3.4 界面电容和斯特恩(Stern)及格雷厄姆(Grahame)模型
1.3.5 非线性泊松-玻尔兹曼方程的解析解
1.4 离子交换与吸附理论进展
1.4.1 离子交换平衡模型
1.4.2 离子扩散模型
1.4.3 离子吸附平衡模型
1.4.4 离子吸附动力学模型
1.5 基于静电场理论的离子吸附模型
1.5.1 考虑静电场的离子交换平衡模型
1.5.2 考虑静电场的离子交换动力学模型
1.6 Hofmeister效应对离子吸附的影响
1.7 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 技术路线
第3章 考虑离子极化效应的离子吸附动力学模型
3.1 引言
3.2 考虑极化效应的离子吸附动力学理论
3.2.1 存在强极化效应时阳离子的吸附过程
3.2.2 存在弱极化效应时阳离子的吸附过程
3.3 材料与方法
3.3.1 材料与样品的制备
3.3.2 离子吸附动力学
3.4 结果与讨论
3.5 小结
第4章 基于离子吸附动力学模型对离子极化效应的定量表征
4.1 引言
4.2 基于Gouy-Chapman理论估算离子Hofmeister能量的模型
4.3 材料与方法
4.3.1 材料与样品的制备
4.3.2 离子吸附动力学
4.3.3 实验条件
4.4 结果与讨论
4.4.1 阳离子吸附动力学实验结果
4.4.2 基于阳离子吸附动力学测定离子的平衡吸附量
4.4.3 测定极化效应影响下离子-表面间产生的Hofmeister相互作用能
4.4.4 Hofmeister能量估算模型的验证
4.5 小结
第5章 基于极化效应的离子吸附平衡
5.1 引言
5.2 材料与方法
5.2.1 材料与样品制备
5.2.2 离子吸附动力学实验
5.3 实验结果
5.4 讨论
5.4.1 不存在极化效应时亚稳态的理论分析
5.4.2 存在极化效应时亚稳态的理论分析
5.4.3 交换实验中阳离子的扩散系数及扩散层深度
5.5 小结
第6章 极化作用对离子吸附亚稳平衡的影响
6.1 引言
6.2 带电异质系统中的离子交换亚稳平衡理论
6.3 材料与方法
6.3.1 样品制备
6.3.2 离子吸附动力学
6.4 结果与讨论
6.4.1 阳离子吸附动力学实验结果
6.4.2 亚稳平衡理论的验证
6.5 小结
第7章 结论与展望
7.1 全文结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢
在学期间参与的学术活动
本文编号：3789023
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