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酸性条件下红壤表面Zn^2+-H^+反应动力学的能量特征
  • ISSN号:1672-2043
  • 期刊名称:《农业环境科学学报》
  • 时间:0
  • 分类:X131.3[环境科学与工程—环境科学]
  • 作者机构:[1]河南农业大学资源与环境学院,河南郑州450002, [2]土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所),江苏南京210008
  • 相关基金:基金项目:土壤与农业可持续发展国家重点实验室的开放基金(0751010004);国家杰出青年科学基金(40325001);中科院知识创新领域前沿项目(ISSASIP0202);河南农业大学创新基金(30200165,2006-CX-017)
中文摘要:

用自行设计的动力学装置研究了酸性条件下Zn在红壤表面的反应动力学能量特征。结果表明,酸性条件下,Zn吸附分为快反应和慢反应。用一级动力学方程拟合的Zn最大吸附量:pH5.5处理Zn的最大吸附量在289 K时为1.79 mmol.kg^-1,在313 K时为2.62 mmol.kg^-1;pH3.3处理Zn的最大吸附量在289 K时为0.12 mmol.kg^-1,在313 K时为0.16 mmol.kg^-1。即吸附量随酸度增加显著下降,随温度升高明显增加。用扩散速率常数计算的活化能(ΔE*):pH5.5处理Zn的ΔE*为9.05 kJ.mol^-1,pH3.3处理Zn的ΔE*为12.02 kJ.mol^-1,随酸度的增加ΔE*增加,Zn扩散需克服的能障加大,Zn吸附量降低。ΔH值为正,温度升高可促进Zn的扩散;ΔS值均为负,说明吸附反应使体系有序度增加。原液pH为5.5时,流出液的pH急剧下降;pH4.3、pH3.8和pH3.3时流出液比流入液的pH高,是由于土壤的缓冲作用和土壤表面质子化;当溶液中H+超过一定数量后,反应初期的H+消耗是快反应过程,H+对矿物的溶蚀成为速率控制步骤。

英文摘要:

Energy characteristics of the reaction kinetics of Zn on red soil surface under acidic conditions were investigated by using a home made dynamic device. The results showed that Zn adsorption could be divided into rapid and slow reactions. The maximum amount of Zn adsorption fitted by the first order equation was 1.79 and 2.62 mmol·kg^-1 at 289 K and 313 K in pH5.5 treatment, and 0.12 and 0.16 mmol·kg^-1 at 289 K and 313 K in pH3.3 treatment, respectively. It remarkably decreased with increase in acidity and increased with increase in temperature. Activation energy (△E^*)of Zn diffusion calculated by using b value of the rate constant of parabolic diffusion taw was 9.05 and 12.02 kJ·mol^-1 in pH5.5 and pH3.3 treatments, respectively. It increased with increase in acidity, which reflected that the energy barrier to be overcome by Zn diffusion would rise up and the rate of diffusion in Zn adsorption decrease accordingly. Enthalpy of activation (AH)was positive in value and rising temperature could contribute to Zn diffusion. Entropy of activation (△S)was negative in all cases, suggesting that system could improve its degree of order. The effluent pH drastically dropped when the influent solution was pH5.6. There was the consumption process of H^+ by using influent of pH4.3 and pH3.8 and pH3.3, which was attributed to soil buffer mechanism. H+ consumption was rapid at the initial stage of the reaction. Since H^+ dissolution of minerals became a controlling process.

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期刊信息
  • 《农业环境科学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国农业部
  • 主办单位:农业部环境保护科研监测所 中国农业生态环境保护协会
  • 主编:李文华
  • 地址:天津市南开区复康路31号
  • 邮编:300191
  • 邮箱:caep@vip.163.com
  • 电话:022-23674336 23006209
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-2043
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1347/S
  • 邮发代号:6-64
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,列于被引频比最高的中国科技期刊500名之内
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),英国农业与生物科学研究中心文摘,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:34877