本文關(guān)鍵詞：羧酸化合物在粘土礦物—水界面上的吸附機(jī)制

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【摘要】：高嶺石是溫帶氣候區(qū)土壤或沉積物中最主要的粘土礦物成分,其對(duì)環(huán)境中經(jīng)�？蓹z測(cè)到的羧酸類物質(zhì)的吸附是一個(gè)重要的環(huán)境過(guò)程。本文通過(guò)吸附批實(shí)驗(yàn)及紅外表征的手段,研究了一種芳香性羧酸化合物(萘普生)和三種小分子有機(jī)酸(乙酸、草酸和檸檬酸)在高嶺石上的吸附機(jī)理,主要結(jié)論如下:(1)萘普生(NPX)分子內(nèi)羧基和芳香環(huán)均在其吸附中起重要作用。芳香環(huán)與高嶺石表面羥基間的n-π電子供受體作用(EDA)是主要吸附機(jī)理,未解離的羧基與高嶺石礦物表面形成的氫鍵(HB)是次要的吸附機(jī)理。高嶺石的硅氧層是萘普生的主要吸附位點(diǎn)。(2)隨著溶液pH從3.0升高到6.0,分子態(tài)萘普生的比例逐漸減小,其形成氫鍵的能力相應(yīng)減小,萘普生在高嶺石上的整體吸附下降�；趯�(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了高嶺石吸附萘普生的模型:Kd,NPX=Kd,EDA+Kd,HB f0,f0為分子態(tài)萘普生的比例。該模型可以很好地描述萘普生在高嶺石上的吸附機(jī)理及貢獻(xiàn)比率。(3)小分子有機(jī)酸的競(jìng)爭(zhēng)吸附能力與其疏水性有關(guān),對(duì)于研究所選用的有機(jī)酸,競(jìng)爭(zhēng)吸附能力次序?yàn)?乙酸檸檬酸草酸。三種小分子有機(jī)酸的吸附系數(shù)隨pH的變化呈現(xiàn)出相似的特征,均在全部解離且高嶺石表面≡AlOH充足的時(shí)候出現(xiàn)吸附最大值,這與之前的研究結(jié)果一致。(4)不同羧酸數(shù)的小分子有機(jī)酸在吸附過(guò)程中的自由能變化(ΔG)受四種作用過(guò)程的影響。其中,化學(xué)吸附(-26.6~-79.6 kJ/mol)和親水作用(22.8~68.2kJ/mol)的ΔG絕對(duì)值最大,是控制吸附的主要因素。靜電斥力(2.5~7.7 kJ/mol)和物理吸附(-5.38~-6.46 kJ/mol)的ΔG絕對(duì)值很小。羧酸數(shù)的增加提高了有機(jī)酸的化學(xué)吸附能力,但同時(shí)增強(qiáng)了其親水性和其與礦物表面的靜電斥力。不同酸的吸附能力次序?yàn)?草酸(二元)檸檬酸(三元)乙酸(一元)。(5)當(dāng)溶液pH=8.0時(shí),高嶺石表面帶負(fù)電(pHpzc為3.8)。隨著離子強(qiáng)度增加(0.001-0.1 mol/L,NaCl),高嶺石礦物表面的負(fù)電性減弱。當(dāng)小分子有機(jī)酸發(fā)生吸附作用時(shí),化學(xué)吸附等當(dāng)量發(fā)生配體交換,不改變礦物表面電勢(shì);物理吸附發(fā)生在礦物表面雙電層中,會(huì)小幅度降低礦物表面電勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：萘普生 小分子有機(jī)酸 高嶺石 吸附
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X131
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 土壤-水界面對(duì)有機(jī)污染物的吸附10-11
• 1.2 粘土礦物-水界面對(duì)有機(jī)污染物的吸附11-13
• 1.3 環(huán)境中的羧酸類化合物及其吸附13-20
• 1.3.1 環(huán)境中的芳香性羧酸污染物13-14
• 1.3.2 芳香性羧酸萘普生在環(huán)境介質(zhì)上的吸附14-15
• 1.3.3 非芳香性小分子有機(jī)酸的環(huán)境效應(yīng)15-18
• 1.3.4 小分子有機(jī)酸在水-土/礦物界面上的吸附18-20
• 1.4 研究意義與內(nèi)容20-22
• 1.4.1 研究意義20
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4.3 項(xiàng)目依托21
• 1.4.4 技術(shù)路線21-22
• 第2章 高嶺石吸附芳香性羧酸萘普生22-37
• 2.1 前言22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法23-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器24
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法24-26
• 2.2.4 測(cè)試方法及表征26
• 2.3 結(jié)果與討論26-36
• 2.3.1 萘普生的羧基對(duì)其在高嶺石上吸附的作用26-27
• 2.3.2 萘普生的芳香環(huán)對(duì)其在高嶺石上吸附的作用27-29
• 2.3.3 萘普生在高嶺石上吸附點(diǎn)位探究29-30
• 2.3.4 萘普生在高嶺石上吸附點(diǎn)位的吸附動(dòng)力學(xué)證據(jù)30-31
• 2.3.5 萘普生在高嶺石上吸附點(diǎn)位的紅外表征證據(jù)31-32
• 2.3.6 陽(yáng)離子架橋?qū)Ω邘X石吸附萘普生的作用32-33
• 2.3.7 萘普生在高嶺石上吸附的模型探究33-36
• 2.4 本章小結(jié)36-37
• 第3章 高嶺石吸附非芳香性小分子有機(jī)酸37-52
• 3.1 前言37-38
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法38-40
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器38
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法38-39
• 3.2.3 測(cè)試方法及表征39-40
• 3.3 結(jié)果與討論40-51
• 3.3.1 小分子有機(jī)酸在高嶺石上吸附動(dòng)力學(xué)40-42
• 3.3.2 溶液pH對(duì)高嶺石吸附小分子有機(jī)酸的影響42-44
• 3.3.3 小分子有機(jī)酸在高嶺石上吸附模型探究44-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 結(jié)論與建議52-54
• 4.1 主要結(jié)論52-53
• 4.2 建議53-54
• 參考文獻(xiàn)54-61
• 致謝61-63
• 作者簡(jiǎn)介63

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