推薦第6章環(huán)境中的微界面過程

1、1第第6 6章章 環(huán)境中的微界面過程環(huán)境中的微界面過程26.1 環(huán)境中的微粒及其表面性質(zhì)環(huán)境中的微粒及其表面性質(zhì)6.2 礦物微粒的界面過程礦物微粒的界面過程6.3 微生物表面的微界面過程微生物表面的微界面過程3 環(huán)境是一多相系統(tǒng)，相鄰兩相之間存在著界面，在這些界環(huán)境是一多相系統(tǒng)，相鄰兩相之間存在著界面，在這些界面進(jìn)行著各種環(huán)境過程對污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、歸宿面進(jìn)行著各種環(huán)境過程對污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、歸宿有著顯著的影響。有著顯著的影響。 另一方面，在環(huán)境某一相中，存在著大小不一的微粒。由另一方面，在環(huán)境某一相中，存在著大小不一的微粒。由于這些微粒表面與相鄰的環(huán)境相互相接觸，也形成液

2、于這些微粒表面與相鄰的環(huán)境相互相接觸，也形成液-固或氣固或氣-固固界面，也叫微界面。界面，也叫微界面。4過過 程程界界 面面實(shí)實(shí) 例例 風(fēng)化風(fēng)化固固-液液(巖石巖石-水水) 固、液同成分和異成分的巖石溶解浸蝕，土壤的形成固、液同成分和異成分的巖石溶解浸蝕，土壤的形成 氣體交換氣體交換液液-氣氣(水水-大氣大氣) 水的曝氣、蒸發(fā)，水的曝氣、蒸發(fā)，co2的吸收，從水面散失揮發(fā)物的吸收，從水面散失揮發(fā)物結(jié)晶、沉淀結(jié)晶、沉淀液液-固固(如水如水-沉沉積物積物)沉積物和巖石的生成，方解石的晶核生成和沉淀，冰沉積物和巖石的生成，方解石的晶核生成和沉淀，冰的晶核生成的晶核生成 吸附吸附液液-固固h+、oh、

3、陽離子、陰離子、弱酸等在固體、陽離子、陰離子、弱酸等在固體(如氧化如氧化物、粘土、生物體物、粘土、生物體)表面的吸附，表面活性劑和難溶于表面的吸附，表面活性劑和難溶于水的非離子型物質(zhì)水的非離子型物質(zhì)(如多種農(nóng)藥、氯代烴等如多種農(nóng)藥、氯代烴等)在懸浮顆在懸浮顆粒上的吸附粒上的吸附 吸收吸收液液-液液親油性物質(zhì)在油或類脂相中溶解親油性物質(zhì)在油或類脂相中溶解, 食物鏈中的生物積累食物鏈中的生物積累氣溶膠生成氣溶膠生成固固-氣氣工業(yè)煙塵顆粒的散放、土壤灰塵的飛揚(yáng)工業(yè)煙塵顆粒的散放、土壤灰塵的飛揚(yáng)表表1.1 界面上發(fā)生的一些重要天然過程界面上發(fā)生的一些重要天然過程56.1 環(huán)境中的微粒及其表面性質(zhì)環(huán)境中

4、的微粒及其表面性質(zhì) 6.1.1 環(huán)境中的微粒環(huán)境中的微粒 1、環(huán)境中的微粒環(huán)境中的微粒 按照粒徑尺度劃分，可以將環(huán)境中的粒子區(qū)分為膠體粒子按照粒徑尺度劃分，可以將環(huán)境中的粒子區(qū)分為膠體粒子(粒徑粒徑1100nm)和顆粒物和顆粒物(粒徑粒徑100nm數(shù)十?dāng)?shù)十mm)。由于。由于膠體粒子膠體粒子和和mm級顆粒物的粒徑小，且環(huán)境行為特征十分相似，故級顆粒物的粒徑小，且環(huán)境行為特征十分相似，故通稱通稱微粒。微粒。62、微粒的分類微粒的分類 按微粒的化學(xué)成分劃分，可分為無機(jī)微粒、有機(jī)微粒、按微粒的化學(xué)成分劃分，可分為無機(jī)微粒、有機(jī)微粒、無機(jī)無機(jī)-有機(jī)復(fù)合微粒。有機(jī)復(fù)合微粒。 1）無機(jī)微粒：無機(jī)微粒：其化學(xué)

5、成分是無機(jī)化合物。主要有各種礦物粒其化學(xué)成分是無機(jī)化合物。主要有各種礦物粒子。子。 2）有機(jī)微粒：其化學(xué)成分為有機(jī)物，主要由腐殖質(zhì)組成。有機(jī)微粒：其化學(xué)成分為有機(jī)物，主要由腐殖質(zhì)組成。 3）無機(jī)無機(jī)-有機(jī)復(fù)合微粒：由無機(jī)微粒與有機(jī)微粒相互作用結(jié)合有機(jī)復(fù)合微粒：由無機(jī)微粒與有機(jī)微粒相互作用結(jié)合形成。形成。 4）生物微粒：環(huán)境中的粒徑在生物微粒：環(huán)境中的粒徑在mm以下的有機(jī)體稱為生物微粒。以下的有機(jī)體稱為生物微粒。7 6.1.2 環(huán)境中微粒的表面性質(zhì)環(huán)境中微粒的表面性質(zhì) 1、礦物微粒礦物微粒-金屬元素氧化物的表面性質(zhì)金屬元素氧化物的表面性質(zhì) 礦物表面基團(tuán)控制著礦物表面化學(xué)活性及其與介質(zhì)中礦物表面基

6、團(tuán)控制著礦物表面化學(xué)活性及其與介質(zhì)中離子或分子反應(yīng)的機(jī)制。離子或分子反應(yīng)的機(jī)制。 1）表面羥基）表面羥基 金屬氧化物表面的重要性質(zhì)之一是具有表面羥基，其金屬氧化物表面的重要性質(zhì)之一是具有表面羥基，其形成過程可用圖形成過程可用圖1.1表示。另外還可用一些實(shí)驗(yàn)方法來測定表示。另外還可用一些實(shí)驗(yàn)方法來測定表面羥基的濃度，一些結(jié)果列于表表面羥基的濃度，一些結(jié)果列于表1.2，典型氧化物表面羥，典型氧化物表面羥基的濃度為基的濃度為(410)個(gè)/100(a)2。8表面具有兩種不同表面具有兩種不同類型的基團(tuán)：類型的基團(tuán)： (1) 與一個(gè)金屬離與一個(gè)金屬離子鍵合的羥基子鍵合的羥基(a型型)； (2) 與兩個(gè)與兩

7、個(gè)(或更多或更多)金屬離子鍵合的羥金屬離子鍵合的羥基基(b型型)。abchh hh hhhhhhhhh 圖圖1.1 金屬氧化物表面層的橫斷面示意圖金屬氧化物表面層的橫斷面示意圖 mmmmmmmoohhohohohohohabcdmohmohohhohhohhohhmohohhohhohmmmef物理吸附h2o化學(xué)吸附h2o9氧化物氧化物oh個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)/100(a)2氧化物氧化物oh個(gè)數(shù)個(gè)數(shù)/100(a)2sio2(無定型無定型)4.8sno22.0tio2(銳鈦礦銳鈦礦)5.1-al2o34.84.5-al2o3104.9-fe2o35.52.89.1ceo24.3zno26.8-7.5表表1.

8、2 表面羥基的濃度表面羥基的濃度 10 2）表面電荷表面電荷 金屬氧化物微粒表面通常帶有電荷，稱為表面電荷。它金屬氧化物微粒表面通常帶有電荷，稱為表面電荷。它的來源有兩個(gè)途徑：的來源有兩個(gè)途徑： a 來源于羥基化表面的化學(xué)反應(yīng)來源于羥基化表面的化學(xué)反應(yīng) 這一反應(yīng)涉及這一反應(yīng)涉及h，因而與介質(zhì)的，因而與介質(zhì)的ph有關(guān)，懸浮在水中有關(guān)，懸浮在水中mno2膠體獲得表面電荷的途徑如圖膠體獲得表面電荷的途徑如圖1.2。 在酸性介質(zhì)中在酸性介質(zhì)中，mno2微粒表面可發(fā)生下面的反應(yīng)而帶微粒表面可發(fā)生下面的反應(yīng)而帶正電荷：正電荷： mno2(h2o)(s) + h+ mno2(h3o)+(s) 在較強(qiáng)的堿性介

9、質(zhì)中，可失去在較強(qiáng)的堿性介質(zhì)中，可失去h+而使離子帶負(fù)電荷：而使離子帶負(fù)電荷： mno2(h2o)(s) mno2(oh)(s) + h+ 11m nom noooooooomnm nm nmnooom nom nooo+h2o水合作用ooom nom nooomnm nm nmnoooooom nom nohhhhoohhhhooooohhhhiii獲得h+hhhhooooohhhhoohhhhom nom noooooomnm nm nmnooom nom noooh+h+h+h+h+hoooooooom nom noooooomnm nm nmnooom nom noooh -h -h

10、-h -h-hiii丟失h+圖圖1.2 金屬氧化物微粒獲得表面電荷的主要途徑金屬氧化物微粒獲得表面電荷的主要途徑12 在中等在中等ph值的情況下，當(dāng)帶正電荷的膠體粒子數(shù)與帶負(fù)電值的情況下，當(dāng)帶正電荷的膠體粒子數(shù)與帶負(fù)電荷的膠體粒數(shù)時(shí)，膠粒凈電荷為零，這種情況容易形成沉淀。荷的膠體粒數(shù)時(shí)，膠粒凈電荷為零，這種情況容易形成沉淀。這種情況這種情況(常發(fā)生在常發(fā)生在ph=7)叫零點(diǎn)電荷叫零點(diǎn)電荷(zero point of charge, zpc)，或稱等電點(diǎn)?；蚍Q等電點(diǎn)。 b 微粒吸附離子微粒吸附離子 氧化物粒子主要通過氫鍵、氧化物粒子主要通過氫鍵、van der waals等作用力吸附離等作用力吸

11、附離子而帶電荷。子而帶電荷。132、礦物微粒礦物微粒-黏土礦微粒的表面性質(zhì)黏土礦微粒的表面性質(zhì) 1）表面電荷）表面電荷 黏土微粒表面通常帶負(fù)電荷，其來源途徑有三：黏土微粒表面通常帶負(fù)電荷，其來源途徑有三：晶格棱邊附近鍵的斷裂（見下圖）晶格棱邊附近鍵的斷裂（見下圖）晶格內(nèi)部的同晶置換晶格內(nèi)部的同晶置換通過范德華力、氫鍵作用吸附離子通過范德華力、氫鍵作用吸附離子alosiosiosioooohoohoh-14 2）表面空穴表面空穴 在層狀硅酸鹽礦的硅氧四面體片層的表面，由于在層狀硅酸鹽礦的硅氧四面體片層的表面，由于si原子共原子共享頂角氧原子而形成表面空穴享頂角氧原子而形成表面空穴(圖圖1.3)。

12、 3）具有表面羥基具有表面羥基圖圖1.3 硅氧四面體片層的表面空穴示意圖硅氧四面體片層的表面空穴示意圖15 3、有機(jī)膠體粒子的表面性質(zhì)有機(jī)膠體粒子的表面性質(zhì) 1）表面有機(jī)官能團(tuán)表面有機(jī)官能團(tuán) 天然水體中的有機(jī)膠體是由腐殖質(zhì)組成，因此其表面性質(zhì)天然水體中的有機(jī)膠體是由腐殖質(zhì)組成，因此其表面性質(zhì)由腐殖質(zhì)的官能團(tuán)決定。一般有羥基、羰基、氨基、酚羥基、由腐殖質(zhì)的官能團(tuán)決定。一般有羥基、羰基、氨基、酚羥基、醌基等多種有機(jī)基團(tuán)。醌基等多種有機(jī)基團(tuán)。 2）表面電荷表面電荷 通常帶負(fù)電荷。通常帶負(fù)電荷。16 4、生物膠體粒子的表面性質(zhì)生物膠體粒子的表面性質(zhì) 在天然水體和土壤溶液中，某些微生物在天然水體和土壤溶

13、液中，某些微生物(細(xì)菌、藻類、真菌細(xì)菌、藻類、真菌)與水可以形成穩(wěn)定的體系，具膠體性質(zhì)，稱為生物膠體粒子。與水可以形成穩(wěn)定的體系，具膠體性質(zhì)，稱為生物膠體粒子。 1）具有表面官能團(tuán)具有表面官能團(tuán) cooh、oh、nh2、hpo4 等。等。 2）具表面電荷具表面電荷 通過細(xì)胞表面的羧基和氨基失掉和獲得通過細(xì)胞表面的羧基和氨基失掉和獲得h，且與介質(zhì)的，且與介質(zhì)的ph值有關(guān)。值有關(guān)。rcoohnh3+k1k2nh3+rcoo-rcoo-nh2低低ph值值 中等中等ph值值 高高ph值值176.2 礦物微粒的界面過程礦物微粒的界面過程 6.2.1 表面配位模型表面配位模型 1、金屬氧化物微粒表面的配位

14、作用金屬氧化物微粒表面的配位作用 1）羥基化表面的物理化學(xué)過程羥基化表面的物理化學(xué)過程 金屬氧化物表面都含有金屬氧化物表面都含有meoh基團(tuán)，這是由于其表面離基團(tuán)，這是由于其表面離子的配位不飽和，在水溶液中與水配位，水發(fā)生離解吸附而生子的配位不飽和，在水溶液中與水配位，水發(fā)生離解吸附而生成羥基化表面。具體歸納如圖成羥基化表面。具體歸納如圖2.1所示。所示。18xooxhhoxh(-)(+)hxoxooxhhxooxoxhxooxhxooxoxhxohxox l m+ m z + z + m(z - 1)+ m(z - 2)+ m+ h+ 2h+ h2po4-pohh+ 2oh- m l (z

15、- 1)+ z + m l + h+ l m z + (z + 1)+ oh-a)b)c)d)e)圖圖2.1 在氧化物在氧化物-水界面上的配位現(xiàn)象水界面上的配位現(xiàn)象19(1)表面羥基的酸表面羥基的酸-堿反應(yīng)；堿反應(yīng)；(2)脫質(zhì)子化的表面羥基與金屬離子配位，若干種存在形式可能脫質(zhì)子化的表面羥基與金屬離子配位，若干種存在形式可能同時(shí)生成；同時(shí)生成；(3)表面羥基被配位體所置換；表面羥基被配位體所置換；(4)溶解的金屬離子與脫質(zhì)子化的表面羥基和溶解的配位體兩者溶解的金屬離子與脫質(zhì)子化的表面羥基和溶解的配位體兩者配位；配位；(5)溶解的多齒配位體與溶解的多齒配位體與x和溶解金屬離子兩者配和溶解金屬離子

16、兩者配 位，位， x： si、ti、al、fe等。等。20 2）表面羥基的酸堿反應(yīng)表面羥基的酸堿反應(yīng) 表面羥基在溶液中可發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移，歸因于表面羥基的質(zhì)表面羥基在溶液中可發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移，歸因于表面羥基的質(zhì)子化和脫質(zhì)子化子化和脫質(zhì)子化(圖圖2.1a)。質(zhì)子遷移平衡具有相應(yīng)的酸性常。質(zhì)子遷移平衡具有相應(yīng)的酸性常數(shù)數(shù)表面配合常數(shù)。表面配合常數(shù)。 對 于 表 面 羥 基 的 質(zhì) 子 化 ， 則 有對 于 表 面 羥 基 的 質(zhì) 子 化 ， 則 有 ： meoh+2 meoh + h+ 對 于 表 面 羥 基 的 脫 質(zhì) 子 化 ， 則 有 ：對 于 表 面 羥 基 的 脫 質(zhì) 子 化 ， 則 有 ： m

17、eoh meo- + h+meoh meohhk+2+sa1meohmeohk-+sa121 上兩式中：上兩式中：i 溶液中化合物溶液中化合物i的濃度的濃度(mol/dm3)；i為表為表面化合態(tài)面化合態(tài)i的濃度的濃度(mol/kg懸浮固體氧化物懸浮固體氧化物)；kas 為表面配位常為表面配位常數(shù)，也叫表面固有的酸度常數(shù)，它是在恒定的離子強(qiáng)度介質(zhì)中數(shù)，也叫表面固有的酸度常數(shù)，它是在恒定的離子強(qiáng)度介質(zhì)中滴定而求得的實(shí)驗(yàn)常數(shù)。滴定而求得的實(shí)驗(yàn)常數(shù)。 一些氧化物的表面酸度具有下列序列：一些氧化物的表面酸度具有下列序列： sio2 tho2tio2zro2 fe3o4氟磷灰石氟磷灰石 -feooh -a

18、l2o3 -al2o3-fe2o3羥基磷灰石。羥基磷灰石。22 3)表面羥基對金屬離子的作用表面羥基對金屬離子的作用 由圖由圖2.1可知：金屬氧化物對金屬離子的作用是通過非質(zhì)可知：金屬氧化物對金屬離子的作用是通過非質(zhì)子化的表面羥基與金屬離子生成配位化合物而完成的，因而子化的表面羥基與金屬離子生成配位化合物而完成的，因而有下列平衡：有下列平衡： meoh + mz+ meom(z-1) + h+ 2meoh + mz+ (meo)2m(z-2) + 2h+ 例如：鐵氧化物具有表面羥基，能夠與金屬離子相互作例如：鐵氧化物具有表面羥基，能夠與金屬離子相互作用形成表面配位化合物用形成表面配位化合物 f

19、eoh + me2+ feome+ h+s1*ks2*23 因此表面配位化合物的表觀穩(wěn)定常數(shù)分別為：因此表面配位化合物的表觀穩(wěn)定常數(shù)分別為： 式中：式中：(i)表示介質(zhì)離子強(qiáng)度恒定；表示介質(zhì)離子強(qiáng)度恒定；i為在溶液中為在溶液中 i 物種化合物種化合態(tài)的濃度；態(tài)的濃度；i表示金屬離子表示金屬離子 i 的表面化合態(tài)濃度。的表面化合態(tài)濃度。2+22)-(z2+s2+21)-(z+s1meohmm(meo)h(i)*meohmmeomh(i)k*24 4)表面羥基對陰離子和配位化合物的作用表面羥基對陰離子和配位化合物的作用 金屬氧化物的羥基化表面還可以對含氧酸陰離子和配位金屬氧化物的羥基化表面還可以對

20、含氧酸陰離子和配位化合物產(chǎn)生吸附，也可用相應(yīng)的表觀穩(wěn)定常數(shù)來表示。化合物產(chǎn)生吸附，也可用相應(yīng)的表觀穩(wěn)定常數(shù)來表示。 2、黏土礦微粒的表面配位作用黏土礦微粒的表面配位作用 硅氧四面體片層表面具有表面空穴官能團(tuán)，這種六角形硅氧四面體片層表面具有表面空穴官能團(tuán)，這種六角形空穴的直徑為空穴的直徑為0.24nm，有較豐富的電子云，而呈，有較豐富的電子云，而呈lewis堿性，堿性，由于這種性質(zhì)，使其表面對金屬離子具有高選擇性配位作由于這種性質(zhì)，使其表面對金屬離子具有高選擇性配位作用并且?guī)缀跏遣豢赡娴?。用并且?guī)缀跏遣豢赡娴摹?5 硅氧四面體片層表面的六角形空穴的活性取決于多層硅硅氧四面體片層表面的六角形空穴

21、的活性取決于多層硅酸鹽結(jié)構(gòu)中的電荷分布。酸鹽結(jié)構(gòu)中的電荷分布。 （1）如果無同晶取代，兩層無多余負(fù)電荷，六角形空穴只起如果無同晶取代，兩層無多余負(fù)電荷，六角形空穴只起很軟的很軟的lewis堿的作用，只能吸附一些中性的偶極分子，如堿的作用，只能吸附一些中性的偶極分子，如水分子。水分子。 （2）如果發(fā)生同晶取代，則有兩種情況：如果發(fā)生同晶取代，則有兩種情況：26 如果在八面體層中發(fā)生如果在八面體層中發(fā)生fe2+或或mn2+對對al3+的同晶替代，則的同晶替代，則產(chǎn)生了過剩的負(fù)電荷，這種負(fù)電荷能分布在四個(gè)硅氧四面體的產(chǎn)生了過剩的負(fù)電荷，這種負(fù)電荷能分布在四個(gè)硅氧四面體的10個(gè)表面氧原子上，因這四個(gè)四

22、面體是通過其頂端氧原子與一表面氧原子上，因這四個(gè)四面體是通過其頂端氧原子與一個(gè)八面體結(jié)合的。負(fù)電荷的這種分布，使六角形表面空穴電子個(gè)八面體結(jié)合的。負(fù)電荷的這種分布，使六角形表面空穴電子密度增加而增強(qiáng)了密度增加而增強(qiáng)了lewis堿性，因而使其既能與陽離子又能與堿性，因而使其既能與陽離子又能與偶極分子生成配合物。鈣偶極分子生成配合物。鈣-蒙脫石是這一類型的例子蒙脫石是這一類型的例子。 如果在四面體片層發(fā)生如果在四面體片層發(fā)生si4+被被al3+同晶替代，過剩的負(fù)電荷同晶替代，過剩的負(fù)電荷分布在一個(gè)四面體的三個(gè)表面氧原子上，這種電子是定域的，分布在一個(gè)四面體的三個(gè)表面氧原子上，這種電子是定域的，因而

23、使表面空穴具有較強(qiáng)的因而使表面空穴具有較強(qiáng)的lewis堿性，能與陽離子和偶極分子堿性，能與陽離子和偶極分子發(fā)生較強(qiáng)的配位作用。發(fā)生較強(qiáng)的配位作用。k-云母和云母和k-蛭石礦是這一配合作用的例蛭石礦是這一配合作用的例子。子。27 2、表面配位模型的基本要點(diǎn)表面配位模型的基本要點(diǎn) 1）礦物微粒表面礦物微粒表面與溶質(zhì)反應(yīng)形成表面配合物，反應(yīng)的方式類似與溶質(zhì)反應(yīng)形成表面配合物，反應(yīng)的方式類似于均勻溶液中的配位反應(yīng)；于均勻溶液中的配位反應(yīng)；2）礦物微粒表面配位和離子化礦物微粒表面配位和離子化反應(yīng)平衡可用質(zhì)量定律方程描述；反應(yīng)平衡可用質(zhì)量定律方程描述；3）表面電荷和表面電位被認(rèn)為是表面官能團(tuán)化學(xué)反應(yīng)表面電

24、荷和表面電位被認(rèn)為是表面官能團(tuán)化學(xué)反應(yīng)( (質(zhì)子化反質(zhì)子化反應(yīng)和配位絡(luò)合物或離子對形成反應(yīng)應(yīng)和配位絡(luò)合物或離子對形成反應(yīng)) )的必然結(jié)果；的必然結(jié)果；4）質(zhì)量作用定律方程表達(dá)的表觀穩(wěn)定常數(shù)是實(shí)驗(yàn)性參數(shù)，借助表質(zhì)量作用定律方程表達(dá)的表觀穩(wěn)定常數(shù)是實(shí)驗(yàn)性參數(shù)，借助表面化合態(tài)的理論活度系數(shù)與熱力學(xué)常數(shù)相關(guān)聯(lián)。面化合態(tài)的理論活度系數(shù)與熱力學(xué)常數(shù)相關(guān)聯(lián)。28 天然水體中的各種微粒通過其表面官能團(tuán)、表面電天然水體中的各種微粒通過其表面官能團(tuán)、表面電荷、表面空穴等對水中金屬離子、有機(jī)物等化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)荷、表面空穴等對水中金屬離子、有機(jī)物等化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生作用，生作用，吸吸附是指溶質(zhì)在界面層濃度升高的現(xiàn)象。附是指溶質(zhì)

25、在界面層濃度升高的現(xiàn)象。6.2.2 天然水體中微粒的吸附作用天然水體中微粒的吸附作用291、吸附與吸附作用吸附與吸附作用1）吸附吸附 吸附是指物質(zhì)在表面或界面層積累或集中，其在邊界內(nèi)的吸附是指物質(zhì)在表面或界面層積累或集中，其在邊界內(nèi)的濃度高于內(nèi)部或相鄰相的濃度。濃度高于內(nèi)部或相鄰相的濃度。2）吸附作用）吸附作用 一般指組分從一相到另一相積累的過程，被吸附的物質(zhì)稱一般指組分從一相到另一相積累的過程，被吸附的物質(zhì)稱為吸著物，吸附相稱為吸附劑。為吸著物，吸附相稱為吸附劑。30 2、吸附等溫線和等溫式吸附等溫線和等溫式 水體中顆粒物對溶質(zhì)的吸附是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程。在固定水體中顆粒物對溶質(zhì)的吸附是一個(gè)動(dòng)

26、態(tài)平衡過程。在固定的溫度條件下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，顆粒物表面上的吸附量的溫度條件下，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時(shí)，顆粒物表面上的吸附量g與溶液中溶質(zhì)平衡濃度與溶液中溶質(zhì)平衡濃度c之間的關(guān)系，可用吸附等溫線來表達(dá)，之間的關(guān)系，可用吸附等溫線來表達(dá)，并用吸附等溫式來表示。并用吸附等溫式來表示。 水體中常見的吸附等溫線有水體中常見的吸附等溫線有henry型型、freundlich型型、langmuir型。型。gcgcgclangmuir 型frendlich 型henry 型311）henry 吸附等溫線與吸附等溫式吸附等溫線與吸附等溫式 h型為直線型，其等溫式為：型為直線型，其等溫式為： g=kc k為分配系

27、數(shù)。為分配系數(shù)。2）freundlich型吸附等溫線與吸附等溫式型吸附等溫線與吸附等溫式 f型等溫式為：型等溫式為： 若兩側(cè)取對數(shù)，則有：若兩側(cè)取對數(shù)，則有： 亦即亦即logg-logc的關(guān)系為一直線，的關(guān)系為一直線，logk為其截距，為其截距，1/n為斜率，為斜率，f型的等溫線并未出現(xiàn)飽和吸附量。型的等溫線并未出現(xiàn)飽和吸附量。g=kc1nlogcn1+logk=logg32 3）langmuir型吸附等溫線與吸附等溫式型吸附等溫線與吸附等溫式 該模型有以下的假定：該模型有以下的假定： （1）吸附劑具有固定的吸附位置數(shù)；吸附劑具有固定的吸附位置數(shù)； （2）所有的位置具有相等的作用力；所有的位置具有相等的作用力； （3）最大的吸附作用為被吸附物表面的單層。最大的吸附作用為被吸附物表面的單層。 l型等溫式為：型等溫式為： g=g0c/(a+c) 等溫式可變換為：等溫式可變換為： l型等溫線在濃度升高后趨向于飽和吸附量型等溫線在濃度升高后趨向于飽和吸附量g0 ，常數(shù)，常數(shù)a值實(shí)值實(shí)際相當(dāng)于吸附量達(dá)到際相當(dāng)于吸附量達(dá)到g0/2時(shí)溶液平衡濃度。時(shí)溶液平衡濃度。1ggag1c001()( )33 這些等溫線一定程度上