土壤環(huán)境中粘土的分散凝聚行為及其影響因素.pdf

1、研究土壤中粘土分散凝聚行為對于土壤環(huán)境的保護具有重要意義。粘土是土壤的重要組成部分，其穩(wěn)定性極大地影響著土壤的理化和生物學(xué)性質(zhì)。因此，粘土的分散凝聚行為一直是人們關(guān)心和研究的方向。本文以實驗室提取的上海土壤粘土和三種粘土礦物（高嶺石、蒙脫石和伊利石）為研究對象，分別研究了表面活性劑、高分子、一般無機陽離子和重金屬離子對粘土分散凝聚行為的影響，并探討這些添加物在不同pH條件下對粘土的吸附行為和分散凝聚機理。 表面活性劑存在下粘土的

2、分散凝聚實驗結(jié)果表明： 1)3種表面活性劑在土壤中的吸附均在各自CMC（Critical micelle concentration，臨界膠束濃度）附近達到飽和，飽和吸附量大小順序為CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)≥A12E9(十二烷基醇聚氧乙烯醚)＞SDBS(十二烷基苯磺酸鈉)。3種表面活性劑的吸附機理為：首先分別通過靜電引力(CTAB)、氫鍵(A12E9)、疏水和靜電作用(SDBS)在土壤粒子上形成表面半膠束(單層吸附)，隨

3、著濃度的增加，均可進一步通過疏水作用在土壤粒子上形成表面親水性膠束(雙層吸附)。3種表面活性劑在吸附機理上的差別源于其帶電及兩親基團的不同。 2)陽離子表面活性劑CTAB在較低濃度時形成疏水性粒間表面膠束，可使粘粒凝聚，而在較高濃度時形成親水性粒內(nèi)表面膠束，可使粘粒分散。 3)非離子表面活性劑A12E9在粘粒上形成表面膠束，聚氧乙烯鏈的強烈水化作用導(dǎo)致粘粒溶液的穩(wěn)定性增加，并且比空白液穩(wěn)定性更好所以非離子型表面活性劑在很

4、多行業(yè)被用作分散劑。4) CTAB存在下粘土礦物的穩(wěn)定性大小順序為：高嶺石＜伊利石＜蒙脫石。 高分子存在下粘土的分散凝聚實驗結(jié)果表明：1)陽離子型高分子PAM（聚丙烯酰胺）在較低濃度時對粘粒的架橋作用可使粘粒凝聚，而在較高濃度時的靜電斥力可使粘粒分散。對于陽離子型高分子，離子性越強，對粘粒的凝聚作用越強。2)陰離子型高分子AS(強陰離子型)和AW(弱陰離子型)均能使土壤粘粒和伊利石凝聚，且AW效果更好。低濃度的陰離子型高分子對高

5、嶺石和蒙脫石的穩(wěn)定性沒有影響，高濃度時能使它們較好地分散。3)中性高分子的分子量越大，對粘粒的凝聚效果越好。由于蒙脫石的良好膨脹性，NP(非離子型)和KA(兩性離子型)對蒙脫石的穩(wěn)定性基本沒有影響。 無機離子存在下粘土的分散凝聚實驗結(jié)果表明：1)一般無機陽離子可通過對粘粒表面擴散雙電層的壓縮作用導(dǎo)致粘粒凝聚，且離子價數(shù)越高壓縮作用越強。2)重金屬離子在粘粒上的專性吸附，導(dǎo)致其對擴散雙電層的壓縮作用更強，使粘粒更易凝聚。重金屬離子

6、在粘土礦物上的吸附是交換吸附和專性吸附的共同作用。 不同pH下，粘土的分散凝聚實驗結(jié)果表明：隨著pH的升高，粘粒由于表面負電荷的增加而趨于分散。且隨pH增加，CFC(Critical flocculation concentration，臨界絮凝濃度)呈指數(shù)增加。 以上結(jié)果說明：粒間表面膠束的形成、架橋作用、雙電層的壓縮和專性吸附作用等均可使粘土凝聚，降低其穩(wěn)定性。對這些作用機理的解析可加強對土壤環(huán)境中共存物吸附行為的理