PDF《不同阴离子对负电荷胶体 （蒙脱石 ）》

第3 8卷第4期西南大学学报(自然科学版)

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1 6年4月Vol.

38No.4JournalofS o u t h w e s tU n i v e r s i t y( N a t u r a lS c i e n c eE d i t i o n ) A p r .

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1 6 D O I :

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1 3

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8 / j . c n k i . x d z k .

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4 不同阴离子对负电荷胶体( 蒙脱石) 凝聚的影响 ① 傅强, 郭霞, 田锐, 李航西南大学 资源环境学院/土壤多尺度界面过程与调控重庆市重点实验室,重庆

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0 7

1 6 摘要: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(H2 P O-

4 , C l - 和NO-

3 ) 对蒙脱石胶体凝聚的影响. 研究结果表明, H2 P O-

4 , C l - 和NO-

3 体系下的凝聚速率显著不同,临界聚沉浓度分别为7

9 .

2 9,

1 3 .

9 1,

1 7 .

0 7mm o l / L,活化能表征 的离子特异性效应序列由大到小为 H2 P O-

4 , NO-

3 , C l - ,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. 关键词:光散射;

阴离子;

凝聚;

离子特异性效应 中图分类号:S

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33 文献标志码:A 文章编号:1

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3 9

8 6

8 (

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1 6 )

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0 7 离子特异性效应又称 H o f m e i s t e r效应[ 1] ,发现于一百多年前的蛋白质凝聚实验,该效应表明同价离子 表现出不同的物理、化学和生物学效应. 大量的研究表明[

2 ] 离子特异性普遍存在,并深刻地影响着溶液性 质、界面性质、酶活性、微生物生长速率、超分子聚合、 p H 测定等[ 3-4] . 离子特异性效应近十年来迅速引起 物理、化学和生物学家的广泛关注[

5 ] . 最近研究发现,离子特异性效应普遍存在于土壤胶体体系中. 田锐等[ 6] 的研究发现离子特异性效应存 在于粘土矿物颗粒的相互作用中,并用活化能定量表征了颗粒相互作用中的离子特异性效应的强度. 刘新 敏等人[ 7] 从离子交换实验中证实了颗粒界面附近普遍存在的强电场和离子核外电子量子涨落效应之间的耦 合作用,这种作用导致离子发生强烈的非经典极化,它所产生的非经典诱导力强度可以高达经典诱导力的

1 0

4 倍,与库仑力相当. 阴离子普遍存在于各系统中,由于阴离子的半径一般大于阳离子[

7 ] ,这会使阴离子具有较强烈的核外 电子量子涨落效应[ 8] ;

但是由于土壤胶体一般带净负电荷,因而对阴离子产生排斥作用,所以阴离子在负 电荷体系中的离子特异性效应研究没有得到足够的重视. 土壤溶液中包含众多阴离子和阳离子,由于土壤 颗粒表面带净的负电荷,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[ 9] . 近几年 随着离子特异性效应研究的进展,阴离子对表面带负电荷土壤颗粒相互作用的影响成为土壤学领域中一个 亟待解决的问题. 蒙脱石为2∶1 型恒电荷矿物表面[

1 0 ] ,氢键和化学键作用不易发生;

对于1~10

0 0n m 的介观尺度范 围内的蒙脱石胶体是一个带有大量负电荷并能在该尺度上形成强烈负电场的体系[