崩岗土壤液塑限的离子特异性效应 被引量：1

1

作者 黄碧妃 钟洪林 +3 位作者 张越 蒋芳市 林金石 黄炎和 《森林与环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期387-394,共8页

为探究崩岗土壤液塑限的离子特异性效应,选取福建省长汀县河田镇一处稳定型崩岗的3个土层土壤(红土层、砂土层和碎屑层)为研究对象,用液塑限联合测定仪对不同离子(Li^(+)、Na^(+)和K^(+))盐溶液交换处理后的土壤液塑限进行分析。结果表... 为探究崩岗土壤液塑限的离子特异性效应,选取福建省长汀县河田镇一处稳定型崩岗的3个土层土壤(红土层、砂土层和碎屑层)为研究对象,用液塑限联合测定仪对不同离子(Li^(+)、Na^(+)和K^(+))盐溶液交换处理后的土壤液塑限进行分析。结果表明,红土层的土壤塑限、液限和塑性指数均显著高于砂土层和碎屑层(P<0.05)。土壤塑限和液限均与土壤黏粒含量、有机质含量、阳离子交换量以及高岭石含量呈正相关关系,其中,土壤塑限与黏粒含量和阳离子交换量呈显著正相关关系(P<0.05)。K^(+)交换处理后,红土层土壤塑限、液限和塑性指数比Li^(+)交换处理分别高5.80%、9.53%和12.99%,比Na^(+)交换处理分别高3.50%、9.77%和15.86%;K^(+)交换处理后,砂土层土壤塑限、液限和塑性指数比Li^(+)交换处理分别高7.22%、6.69%和6.83%,比Na^(+)交换处理分别高4.33%、5.27%和7.32%;而不同离子对碎屑层土壤液塑限的影响不显著。不同离子对同一土层土壤液塑限的影响不同,K^(+)交换处理后红土层、砂土层的土壤液塑限总体高于Li^(+)和Na^(+)交换处理,即较Li^(+)和Na^(+)而言,K^(+)可提高崩岗土壤液塑限。 展开更多

关键词 崩岗 离子特异性效应 液限 塑限 塑性指数 锂离子 钠离子 钾离子

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蒙脱石纳米颗粒聚集中的离子特异性效应 被引量：6

2

作者 刘汉燚 刘新敏 +2 位作者 田锐 李航 李睿 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期673-682,共10页

原子力显微镜(AFM)是一种研究颗粒聚集与黏附力比较直观的显微工具。运用原子力显微镜观察测定了几种碱金属氯化盐溶液处理的蒙脱石颗粒在风干条件下的形貌图和黏附力。结果发现,蒙脱石颗粒聚集存在明显的离子特异性效应。在50 mmol L^(... 原子力显微镜(AFM)是一种研究颗粒聚集与黏附力比较直观的显微工具。运用原子力显微镜观察测定了几种碱金属氯化盐溶液处理的蒙脱石颗粒在风干条件下的形貌图和黏附力。结果发现,蒙脱石颗粒聚集存在明显的离子特异性效应。在50 mmol L^(-1)的高浓度条件下,CsCl体系中蒙脱石颗粒聚集的高度、直径以及针尖与颗粒的黏附力均存在离子特异性效应,其序列满足LiCl<NaCl<KCl<RbCl<CsCl。在10 mmol L^(-1)的低浓度条件下,除Cs^+处理蒙脱石高度为2~10 nm,其余高度均为1~2 nm的单粒,离子特异性效应不明显。影响颗粒聚集中的离子特异性效应的主要因素为离子体积和量子涨落效应,在低浓度下量子涨落和体积效应作用弱,因此聚集行为差异不明显;在高浓度下离子体积和量子涨落贡献大,导致了不同离子体系下颗粒聚集体以及与针尖的黏附力差异增大。 展开更多

关键词 原子力显微镜(AFM) 蒙脱石 聚集 离子特异性效应 黏附力

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肉豆蔻酰基氨基酸表面活性剂泡沫性能及其离子特异性效应 被引量：6

3

作者 孙立杰 姚开心 +3 位作者 李春瑞 王钰昭 刘畅瑶 徐宝财 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期103-109,共7页

采用吊片法和鼓气法分别测定两类表面活性剂——肉豆蔻酰基β-丙氨酸钾/钠(MAP/MAS)和肉豆蔻酰基牛磺酸钾/钠(MTP/MTS)的表面张力和泡沫性能,并研究添加无机盐和有机铵盐对MAS与MTS泡沫性能的影响。结果表明,两类表面活性剂的临界胶束浓... 采用吊片法和鼓气法分别测定两类表面活性剂——肉豆蔻酰基β-丙氨酸钾/钠(MAP/MAS)和肉豆蔻酰基牛磺酸钾/钠(MTP/MTS)的表面张力和泡沫性能,并研究添加无机盐和有机铵盐对MAS与MTS泡沫性能的影响。结果表明,两类表面活性剂的临界胶束浓度(CMC)与反离子类型相关,MTP的起泡性弱于MTS但稳泡性高于MTS;除四丁基溴化铵(TBAB)外,盐的添加均可显著提升两种表面活性剂的稳泡性,而对起泡性的影响不明显;添加阳离子对两种表面活性剂的泡沫性能的影响与其亲水基类型相关,MTS/盐体系的离子特异性效应比MAS/盐体系更为显著,其稳泡性在添加K+时达到峰值,而MTS/TBAB的消泡性能最为显著。 展开更多

关键词 氨基酸型表面活性剂 泡沫 离子特异性效应 牛磺酸 盐

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黄壤颗粒表面离子吸附动力学中的离子特异性效应 被引量：7

4

作者 吴英博 刘新敏 +3 位作者 李睿 杜伟 田锐 李航 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1450-1459,共10页

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:(... 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。 展开更多

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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离子特异性效应对紫色土孔隙状况的影响机制研究

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作者 宋孝帅 丁武泉 +1 位作者 刘新敏 李廷真 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期292-298,共7页

土壤孔隙对土壤水分和养分迁移及水土保持有着关键作用,不同离子条件下土壤颗粒相互作用控制着土壤团聚体稳定性,而土壤团聚体形成和结构对土壤孔隙状况起重要影响。紫色土是三峡库区代表性土壤之一,探究离子特异性效应下颗粒的相互作... 土壤孔隙对土壤水分和养分迁移及水土保持有着关键作用,不同离子条件下土壤颗粒相互作用控制着土壤团聚体稳定性,而土壤团聚体形成和结构对土壤孔隙状况起重要影响。紫色土是三峡库区代表性土壤之一,探究离子特异性效应下颗粒的相互作用对紫色土孔隙状况的影响,对三峡库区水土生态环境安全具有重要意义。采用工业CT扫描技术和联合测定法分别对不同类型离子条件下的土壤孔隙状况和颗粒表面电荷性质进行测定,并分析其形成土壤孔隙特征差异原因。结果表明,(1)当浓度为0.01 mol·L^(−1)时,Cs^(+)体系下土壤孔隙的数量分别是Li^(+)、Na^(+)和K^(+)体系下的2.90、2.23和1.44倍,其中,Li^(+)、Na^(+)、K^(+)和Cs^(+)体系下>1 mm孔隙数量分别占0.33%、1.06%、1.57%和1.88%;同时,Cs^(+)体系下土壤最大孔隙的直径分别是Li^(+)、Na^(+)、K^(+)体系下的1.97、1.81、1.30倍。(2)当浓度为0.01 mol·L^(−1)时,Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Cs^(+)体系土体中>1 mm土壤孔隙体积占所有孔隙比例分别为22.7%、40.1%、56.5%、59.9%,并且,Cs^(+)体系下土体中>1 mm土壤孔隙体积分别为Li^(+)、Na^(+)、K^(+)体系的13.70、5.22、2.70倍;同时,土壤孔隙度在Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Cs^(+)体系下分别为1.36%、2.06%、2.84%、7.22%。(3)在测定孔隙相同离子浓度条件下,Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Cs^(+)体系中紫色土颗粒表面电位分别为−210.34、−198.63、−186.29、−175.57 mV,绝对值表现为Li^(+)>Na^(+)>K^(+)>Cs^(+),进一步计算发现,在相同颗粒间距离3 nm时,Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Cs^(+)体系下颗粒间净作用力分别为4.68、3.90、2.32、−0.15 atm,同样表现为Li^(+)>Na^(+)>K^(+)>Cs^(+)。该研究表明Li^(+)、Na^(+)、K^(+)、Cs^(+)通过改变紫色土表面电荷性质,进而引起土壤颗粒间相互作用力发生变化,最终影响土壤的孔隙状况。 展开更多

关键词 土壤孔隙 相互作用力 CT扫描 离子特异性效应 联合测定法 紫色土

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不同阴离子对负电荷胶体(蒙脱石)凝聚的影响 被引量：4

6

作者 傅强 郭霞 +1 位作者 田锐 李航 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期28-34,共7页

离子特异性效应在固/液界面反应中普遍存在.土壤溶液中包含众多阴离子和阳离子,由于土壤带净负电荷,其中阴离子对土壤颗粒凝聚的影响被认为很微弱甚至在很多情况下被忽略.以蒙脱石胶体悬液为研究对象,基于动态光散射技术测定了几种不同... 离子特异性效应在固/液界面反应中普遍存在.土壤溶液中包含众多阴离子和阳离子,由于土壤带净负电荷,其中阴离子对土壤颗粒凝聚的影响被认为很微弱甚至在很多情况下被忽略.以蒙脱石胶体悬液为研究对象,基于动态光散射技术测定了几种不同的一价阴离子(H_2PO_4^-,Cl^-和NO_3^-)对蒙脱石胶体凝聚的影响.研究结果表明,H_2PO_4^-,Cl^-和NO_3^-体系下的凝聚速率显著不同,临界聚沉浓度分别为79.29,13.91,17.07mmol/L,活化能表征的离子特异性效应序列由大到小为H_2PO_4^-,NO_3^-,Cl^-,这意味着阴离子特异性效应会显著影响带负电荷胶体的凝聚.上述差异主要是由几种阴离子核外电子云结构的差异带来的极化效应不同引发的. 展开更多

关键词 光散射 阴离子 凝聚 离子特异性效应

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离子界面行为在土壤有机无机复合体形成中的作用 被引量：9

7

作者 李少博 徐英德 +6 位作者 高晓丹 张昀 张广才 李嵩 许晨阳 田锐 汪景宽 《中国生态农业学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期1682-1691,共10页

土壤有机物质与土壤矿物质表面之间的相互作用普遍存在,有关土壤有机无机复合体形成理论的研究倍受关注,土壤有机质与矿物质结合的紧密程度直接关系到土壤碳库的稳定性,在环境科学与农业资源利用领域有重要意义。但关于土壤有机无机复... 土壤有机物质与土壤矿物质表面之间的相互作用普遍存在,有关土壤有机无机复合体形成理论的研究倍受关注,土壤有机质与矿物质结合的紧密程度直接关系到土壤碳库的稳定性,在环境科学与农业资源利用领域有重要意义。但关于土壤有机无机复合体形成机制还不完善,土壤宏观、介观及微观各尺度间的作用机制未能衔接。本文综述了土壤有机无机复合胶体的形成(形成学说、作用机制与影响因子)及此过程中离子的界面行为;系统地梳理了离子在土壤有机无机复合体形成中的作用机制;回顾了土壤有机无机组分相互作用的研究方法;最后强调了离子特异性效应在土壤有机无机复合体形成中的作用,特别是化合价相同的不同离子对土壤系统的性质与过程具有不同的影响。即离子电子层数和外层电子排布的微小差异在土壤表面附近的强电场中被放大,通过极化作用提高离子的有效电荷,增强离子所受的库仑作用力。离子的有效电荷数可以定量表征该土壤胶体复合过程中界面上离子作用的强弱程度。结论不断完善土壤有机无机复合体形成理论,为土壤培肥和污染土壤修复提供理论依据,对促进土壤有机无机复合体环境化学和微粒污染物迁移动力学的研究具有重要的科学意义与实践意义。 展开更多

关键词 土壤有机无机复合体 离子吸附 离子键 离子特异性效应 土壤有机质

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一种评估阳离子交换吸附活化能的方法（英文） 被引量：3

8

作者 李嫣婷 刘新敏 +5 位作者 田锐 丁武泉 修维宁 唐玲玲 张静 李航 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1998-2003,共6页

离子和带电粒子之间的相互作用受纳米/胶体颗粒表面上离子吸附控制,同时它决定着颗粒的微观性质、界面反应过程以及颗粒间相互作用。现有的离子界面反应理论没有考虑到离子特异性对离子-表面相互作用的影响。本研究建立了带电颗粒表面... 离子和带电粒子之间的相互作用受纳米/胶体颗粒表面上离子吸附控制,同时它决定着颗粒的微观性质、界面反应过程以及颗粒间相互作用。现有的离子界面反应理论没有考虑到离子特异性对离子-表面相互作用的影响。本研究建立了带电颗粒表面离子吸附模型。结果表明蒙脱石胶体表面离子吸附平衡存在着强烈的离子特异性效应。离子和表面之间的吸附能随离子浓度的增加而降低,随着粒子电荷密度(绝对值)升高而增加。根据建立的模型还可预测吸附反离子在扩散层中的位置,进而可计算出离子的吸附能与活化能。活化能直接决定了离子的吸附饱和度,且不同的离子遵循相同的规律。本研究表明建立的离子-表面相互作用模型在固/液界面反应中具有普适性的应用。 展开更多

关键词 离子特异性效应 离子吸附 带电表面 活化能

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金属离子界面反应对粘粒水流迁移强度的影响 被引量：2

9

作者 苗司晗 刘新敏 +2 位作者 李嵩 胡斐南 李航 《西南大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期107-114,共8页

土壤颗粒随水迁移常引发水土流失、农田面源污染等一系列环境问题的发生,且雨滴打击等外部作用被普遍认为是降水引发土粒迁移的主导作用,但土粒迁移的内在作用机制仍不十分清楚.本研究从一个新的角度探讨离子界面反应产生的粘粒间的内... 土壤颗粒随水迁移常引发水土流失、农田面源污染等一系列环境问题的发生,且雨滴打击等外部作用被普遍认为是降水引发土粒迁移的主导作用,但土粒迁移的内在作用机制仍不十分清楚.本研究从一个新的角度探讨离子界面反应产生的粘粒间的内在作用力对粘粒水迁移的影响.为了能够准确计算粘粒间的作用力强度,以纯的蒙脱石粘土团聚体为材料,用Na^+和K^+两种一价阳离子来表征界面反应特征的差异.结果表明:1)Na^+体系中粘土颗粒迁移强度远远大于同浓度下的K^+体系;2)K^+体系下的电场强度远低于同浓度下的Na^+体系,相应地,Na^+体系中粘粒间静电排斥力远强于K^+体系;3)蒙脱石团聚体内部的静电场强度越强,颗粒间的静电排斥压越高,粘粒水迁移强度就越大.研究发现,团聚体中的电场强度主要通过颗粒间的静电排斥力影响粘粒水迁移,但在低电解质浓度下,这个电场还可能通过对水合斥力的影响来影响粘粒的水流迁移强度.本研究提出了在流水运动的外力作用下,引发粘粒迁移的内因驱动力:粘土团聚体中静电场产生的静电效应.由于本研究只考虑了流水的作用而没有考虑雨滴撞击力作用,所以本文并未否定雨滴击打对土壤迁移的重要作用. 展开更多

关键词 颗粒迁移 界面反应 内力作用 离子特异性效应

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Cu^(2+)和Zn^(2+)在土壤电场中的极化对黑土胶体凝聚的影响 被引量：5

10

作者 高晓丹 徐英德 +5 位作者 张广才 张昀 李嵩 李少博 安雨鑫 汪景宽 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期440-447,共8页

金属离子在土壤胶体固-液界面上的行为差异引起土壤胶体絮凝过程的差异,并深刻影响土壤溶液中养分或污染物的迁移转化。为明确Cu^(2+)和Zn^(2+)两种金属离子界面行为对土壤胶体凝聚的影响,本文选取黑土胶体为研究对象,利用动态/静态光... 金属离子在土壤胶体固-液界面上的行为差异引起土壤胶体絮凝过程的差异,并深刻影响土壤溶液中养分或污染物的迁移转化。为明确Cu^(2+)和Zn^(2+)两种金属离子界面行为对土壤胶体凝聚的影响,本文选取黑土胶体为研究对象,利用动态/静态光散射技术研究专性吸附离子Cu和Zn体系中不同离子浓度条件下黑土胶体的凝聚行为。结果表明:(1)Cu^(2+)和Zn^(2+)两种金属离子引发黑土胶体凝聚的机制相似,均是低浓度下的慢速凝聚和高浓度下的快速凝聚,达到快速凝聚机制后,胶体的总体平均凝聚速率受离子种类影响较小。(2)Cu^(2+)对黑土胶体聚沉能力大于Zn^(2+),Zn^(2+)的临界聚沉浓度是Cu^(2+)的3.51倍,在黑土胶体的凝聚过程中存在强烈的离子特异性效应。(3)两种离子体系中颗粒间相互作用的活化能差异随离子浓度的降低而增大。此两种离子在凝聚作用的较大差异性源于Cu^(2+)较Zn^(2+)对有机配位体有较强的亲和力,以及黑土胶体表面附近强电场对离子的强烈极化作用扩大了两种离子本身的微小差异。 展开更多

关键词 黑土胶体 重金属 离子特异性效应 光散射 活化能 离子极化

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HPO42–和H2PO4–对蒙脱石-胡敏酸胶体凝聚的影响 被引量：1

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作者 徐英德 汪景宽 +1 位作者 李双异 高晓丹 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3914-3924,共11页

为探究HPO4^2–和H2PO4^–界面行为对土壤胶体凝聚的影响,以蒙脱石和胡敏酸胶体为研究对象,采用动态光散射技术比较研究HPO4^2–和H2PO4^–引发胶体颗粒凝聚过程的差异.结果表明,随着电解质离子强度的升高,HPO4^2–和H2PO4^–体系蒙脱石... 为探究HPO4^2–和H2PO4^–界面行为对土壤胶体凝聚的影响,以蒙脱石和胡敏酸胶体为研究对象,采用动态光散射技术比较研究HPO4^2–和H2PO4^–引发胶体颗粒凝聚过程的差异.结果表明,随着电解质离子强度的升高,HPO4^2–和H2PO4^–体系蒙脱石-胡敏酸混合悬液从慢速凝聚(线性增长)转化为快速凝聚(幂函数增长),但胶体凝聚过程对H2PO4^–体系离子强度的变化更敏感.HPO4^2–和H2PO4^–作用下凝聚体有效粒径增长、总体平均凝聚速率(TAA)、临界聚沉离子强度(CCIS)和活化能均存在明显差异;其中,与HPO4^2–相比,H2PO4^–体系中拥有更高的TAA、更低的CCIS和活化能,说明H2PO4–离子引发蒙脱石-胡敏酸混合胶体凝聚的作用更强,HPO4^2–体系中CCIS是H2PO4–中的2.43倍.HPO42–和H2PO4–体系中离子特异性效应的差异(活化能差值)随离子强度的降低而增大,主要由强电场中离子非经典极化作用引发.胡敏酸的添加明显增加了HPO42–体系中胶体的CCIS和活化能,而对H2PO4–体系未产生明显影响;HPO42–和H2PO4–离子特异性效应的强弱在不同比例蒙脱石/胡敏酸体系中表现为96%蒙脱石+4%胡敏酸>>99%蒙脱石+1%胡敏酸>100%蒙脱石.以上结果表明HPO4^2–和H2PO4^–对蒙脱石-胡敏酸混合胶体的凝聚存在强烈的离子特异性效应,胶体表面附近电场强度直接影响该效应的强弱. 展开更多

关键词 土壤胶体 蒙脱石 胡敏酸 离子特异性效应 活化能 阴离子

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