土壤物理吸附
吸附技术知识点总结
吸附技术知识点总结一、概述吸附技术是一种物理或化学过程，通过在固体表面或孔隙中吸附气体、液体或溶质来分离或提纯物质的方法。
吸附技术具有高效、节能、环保、易操作、低成本等优点，在化工、环保、能源、医药等领域得到了广泛应用。
吸附技术可分为气体吸附和液体吸附两种类型，其中气体吸附主要用于气体分离和净化，液体吸附主要用于溶剂回收和废水处理。
二、吸附过程的基本原理吸附过程是指物质在固体表面或孔隙中附着的过程，其基本原理可归结为几种主要机制：1. 物理吸附：也称范德华吸附，是指气体或液体分子在固体表面附着的一种物理现象。
其特点是吸附力弱，吸附物质易脱附。
物理吸附是一种可逆过程，通常在低温和高真空条件下发生。
2. 化学吸附：指气体或液体分子在固体表面形成化学键而附着的过程。
其特点是吸附力强，吸附物质难脱附。
化学吸附是一种不可逆过程，通常发生在较高温度和压力条件下。
3. 吸附热力学：吸附过程的热力学基础是吉布斯自由能的变化，吸附热力学理论可用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附行为，包括吸附等温线、吸附等压线等。
4. 吸附动力学：吸附过程的动力学基础是质量传递、传质速率、平衡时间等，用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附速率和平衡时间等动态过程。
三、气体吸附技术气体吸附技术是指利用固体吸附剂吸附气体分子的方法，常用于气体分离和净化领域。
1. 吸附剂的选择：气体吸附剂通常为多孔性固体，如活性炭、分子筛、铝土矿、氧化铝、硅胶等。
根据吸附剂的孔径、比表面积、孔隙分布等特性选择适合的吸附剂。
2. 吸附分离：气体吸附分离常用于分离气体混合物，如氧气/氮气、二氧化碳/甲烷等。
通常利用吸附剂在一定温度、压力下对气体混合物进行吸附分离，根据各气体在吸附剂上的吸附力差异实现气体分离。
3. 吸附净化：气体吸附净化常用于去除气体中的有害成分，如有机物、硫化物、氮氧化物等。
通常利用吸附剂对气体中的有害成分进行吸附，实现气体净化和净化剂再生。
土壤吸附等级的划分标准
土壤吸附等级的划分标准土壤吸附能力是土壤对于污染物质吸附的能力。
划分土壤吸附等级的标准是根据土壤的吸附能力进行评价的，其中主要考虑的因素包括土壤的物理性质、化学性质和生物学特性等。
根据吸附能力的不同，土壤吸附等级可以划分为四个等级：强吸附等级、中吸附等级、低吸附等级和非吸附等级。
1.强吸附等级：强吸附等级的土壤具有较高的吸附能力，可以将大量的污染物质吸附在土壤颗粒表面。
这种土壤通常具有以下特点：(1)高含量的粘粒：土壤颗粒中的粘粒含量较高，表面积大，能与污染物质有更多的接触机会。
(2)丰富的矿物质：土壤中含有丰富的矿物质，如铁锰氧化物、粘土矿物等，这些矿物质能够与污染物质形成络合物，增强吸附效果。
(3)有机质的含量较高：有机质对于污染物质的吸附能力较高，能够有效降低土壤中污染物的迁移速度。
2.中吸附等级：中吸附等级的土壤对污染物质的吸附能力适中，能够吸附一定量的污染物质。
这种土壤具有以下特点：(1)适度的粘粒含量：土壤颗粒中的粘粒含量适中，能够提供适量的吸附表面。
(2)一定的矿物质含量：土壤中含有一定量的矿物质，能够与一些污染物质发生作用，但不如强吸附等级土壤那样明显。
(3)适度的有机质含量：土壤中含有适量的有机质，有机质对污染物质的吸附具有一定的作用。
3.低吸附等级：低吸附等级的土壤对污染物质的吸附能力较弱，无法有效吸附大量的污染物质。
这种土壤通常有以下特点：(1)充分的砂粒含量：土壤颗粒中的砂粒含量较高，砂粒表面较为光滑，难以与污染物质发生作用。
(2)低含量的粘粒和有机质：土壤中的粘粒含量和有机质含量较低，表面积小，吸附能力弱。
4.非吸附等级：非吸附等级的土壤几乎无法吸附污染物质，通常是因为土壤中几乎没有可吸附污染物质的物质存在。
这种土壤的特点包括：(1)极低的有机质含量：土壤中几乎没有有机质，有机质对污染物质的吸附能力非常弱。
(2)极低的矿物质含量：矿物质对于污染物质的吸附作用非常有限。
需要注意的是，土壤吸附等级的划分并不是绝对的，各种土壤吸附等级之间存在一定的过渡区域。
土壤污染物的去除原理
土壤污染物的去除原理土壤污染物的去除原理是指通过物理、化学或生物方法将土壤中的有害污染物转化成无害物质或将其从土壤中分离出来，以达到净化土壤的目的。
下面将详细介绍常用的土壤污染物去除原理。
1. 物理方法物理方法是利用物理性质来去除土壤中的污染物。
常用的物理方法有筛分、重力分离、离心法、洗涤和蒸发等。
（1）筛分：利用不同颗粒大小的筛网，将土壤中的杂质和污染物进行筛分。
一般适用于颗粒状污染物的去除，如沙子、砾石等。
（2）重力分离：利用不同密度的污染物在重力作用下的沉降速度不同，通过重力分离设备实现沉降。
适用于沉浮性污染物的去除，如油污。
（3）离心法：利用离心力将土壤中的污染物与土壤颗粒分离。
适用于高浓度的污染物和细颗粒状污染物的去除，如重金属离子。
（4）洗涤：利用水或其他溶剂溶解土壤中的污染物，再通过过滤或沉淀的方式将溶液中的污染物分离出来。
适用于溶解性污染物的去除。
（5）蒸发：利用加热或通风的方式将土壤中的水分蒸发掉，从而将水溶性污染物转化为固体沉淀物。
适用于水溶性污染物的去除。
2. 化学方法化学方法是利用化学反应来转化土壤中的污染物，使其成为无毒、无害或难溶于水的物质。
常用的化学方法包括氧化还原、酸碱中和和沉淀等。
（1）氧化还原：利用氧化剂将有毒或有害污染物氧化成无害或不易溶解的物质。
常用的氧化剂有过氧化氢、高锰酸钾等。
（2）酸碱中和：通过添加酸或碱来改变土壤中的pH值，使有害物质发生酸碱中和反应，从而转化为无害或不易溶解的物质。
（3）沉淀：通过添加化学药剂，使污染物在土壤中形成沉淀物，从而实现分离和去除。
常用的药剂有氢氧化铁、氢氧化铝等。
3. 生物方法生物方法是利用微生物、植物等活体生物或其代谢产物来降解土壤中的污染物。
常用的生物方法包括生物降解、生物吸附和植物修复等。
（1）生物降解：利用特定的微生物降解土壤中的有机污染物。
这些微生物具有降解有机物的酶系系统，可将有机污染物分解为无害的物质，如石油降解菌可以降解石油类污染物。
土壤吸附实验报告
一、实验目的1. 了解土壤吸附的基本原理和影响因素。
2. 掌握土壤吸附实验的基本操作方法。
3. 通过实验，分析土壤对有机污染物的吸附能力。
二、实验原理土壤吸附是指土壤颗粒表面通过物理和化学作用，对溶液中的有机污染物进行吸附的现象。
土壤吸附能力受土壤性质、污染物性质、溶液浓度、pH值、温度等因素的影响。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：土壤样品、有机污染物溶液、蒸馏水、NaOH溶液、盐酸溶液、pH试纸、温度计等。
2. 实验仪器：恒温振荡器、离心机、电子天平、比色计、pH计等。
四、实验步骤1. 准备土壤样品：将土壤样品风干、研磨、过筛，取一定量的土壤样品放入锥形瓶中。
2. 配制有机污染物溶液：根据实验要求，配制一定浓度的有机污染物溶液。
3. pH值调节：用盐酸溶液或NaOH溶液调节土壤样品和有机污染物溶液的pH值至实验所需值。
4. 吸附实验：将配制好的有机污染物溶液加入土壤样品中，放入恒温振荡器中振荡一定时间。
5. 离心分离：将吸附后的土壤样品和溶液进行离心分离，取上层清液。
6. 测定吸附效果：用比色计测定清液中有机污染物的浓度，计算土壤对有机污染物的吸附量。
7. 分析实验数据，绘制吸附等温线和吸附动力学曲线。
五、实验结果与分析1. 吸附等温线：通过实验，得到土壤对有机污染物的吸附等温线，分析土壤对有机污染物的吸附类型和吸附能力。
2. 吸附动力学曲线：通过实验，得到土壤对有机污染物的吸附动力学曲线，分析土壤吸附速率和吸附平衡时间。
3. 影响因素分析：分析实验过程中，pH值、温度、溶液浓度等因素对土壤吸附能力的影响。
六、实验结论1. 土壤对有机污染物具有一定的吸附能力，吸附类型为物理吸附和化学吸附。
2. 土壤吸附能力受pH值、温度、溶液浓度等因素的影响。
3. 通过调整实验条件，可以提高土壤对有机污染物的吸附效果。
七、实验讨论1. 本实验采用恒温振荡器进行吸附实验，是否会影响吸附效果？2. 在实验过程中，如何避免土壤样品的污染？3. 实验结果是否具有代表性，如何提高实验结果的准确性？八、实验总结本次实验通过土壤吸附实验，掌握了土壤吸附的基本原理和影响因素，了解了土壤吸附实验的基本操作方法。
环境科学概论之土壤环境问题
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(2)三氧化物 如针铁矿(Fe2O3·H2O)、褐铁矿（2Fe2O3· 3H2O）等，
是硅酸盐类矿物彻底风化的产物，常见于湿热的热带和亚热 带地区的土壤中，特别是基性岩(玄武岩、安山岩和石灰墙) 上发育的土壤中含量最多。 （3）次生硅酸盐类
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污染源分类 自然污染源：自然界中某些矿床或物质富集中心周围由于自然 扩散使附近土壤中某些物质的含量超出土壤正常含量的范围， 造成土壤污染。
人为污染源： ①工业污染源：直接由工业“三废”引起的土壤污染； ②农业污染源：农业生产本身产生的，如化肥、农药和农用地膜
等的施用（使用）造成的； ③生活污染源：是指含有致病的各种病原微生物和寄生虫的生活
环境科学概论之土壤环境问 题
4.1 土壤环境概述
4.1.1 土壤的概念和特征
土壤是位于陆地表面具有肥力的疏松层次。 土壤的本质特征：
一是具有肥力，即具有供应和协调植物生长所需要的 营养条件（水分和养分）和环境条件（温度和空气）的能 力；
二是具有同化和代谢外界输入物质的能力。
2
4.1.2 土壤的组成
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其他有机污染物：酚类物质、石油、稠环芳烃、有机洗涤 剂等
②无机污染物
重金属污染物如Hg As Cd Pb Cr Cu Zn 等以及有害 的氧化物、酸、碱、盐、氟等；
过量的氮和磷植物营养元素；
▪ 物理污染物 来自工厂、矿山的固体废物如尾矿、废石、粉煤灰和
工业垃圾等。
▪ 放射性污染物 如：铯、锶等放射性元素为主 ▪ 生物污染物
植物生产环境-土壤物理机械性与耕性
土壤的物理机械性与耕性土壤在受到外力作用时，显现出来各种不同的动力学特征，包括粘结性、粘着性、可塑性、胀缩性以及其他受外力作用后而发生形变的性质。
一、土壤物理机械性（一）土壤黏结性土壤黏结性是指土粒与土粒之间由于分子引力而相互粘结在一起的性质。
（二）土壤黏着性土壤的黏着性是指土粒黏附于外物上的性能，是由土粒—水膜—外物之间相互吸附而产生的。
影响土壤粘结性和粘着性的因素有：1.土壤质地土壤愈细，接触面愈大，粘结性和粘着性愈强，所以粘质土壤的粘结性和粘着性都很显著，耕作困难。
砂质土则粘结性和粘着性弱，易于耕作。
2.土壤含水量含水量愈少，土粒距离愈近，分子引力愈大，粘结性愈强，故干燥土块破碎甚为困难。
随着水分含量增加，水膜使土粒间的距离加大，分子引力减弱，粘结性减小。
土壤干燥时无粘着性，随着水分含量的增加，粘着性逐渐增强。
因为此时土粒与外物间有水膜生成。
但是当水分过多时（一般认为大约超过土壤饱和持水量的80%以后），由于水膜太厚而降低了粘着性，直到土壤开始呈现流体状态时，粘着性逐渐消失。
所以粘质土壤在水分较多时进行耕作，常因土壤粘着于农具而感到费力；而土壤在清水条件下犁耙却很少受粘着性的影响。
3.土壤结构团粒结构可使土团接触面减少，因而其粘结性和粘着性降低，土壤疏松易耕。
据试验，在相同质地条件下，有团粒结构土壤的粘结性比无团粒结构土壤要小2-6倍。
4.土壤腐殖质含量腐殖质含量增加可减弱粘土的粘结性，因为腐殖质在土粒外围形成薄膜，改变了粘粒接触面的性质。
也可减低粘性土壤的粘着性，腐殖质的粘结力和粘着力都比砂土大，因而腐殖质可以改善砂质土过于松散的缺点。
5. 土壤代换性阳离子的组成不同的阳离子种类可影响土粒的分散和团聚。
钠、钾等一价阳离子可使土粒分散，导致粘结性、粘着性增大。
二价钙、镁离子能促使土壤胶体凝聚，土粒间的接触面积减少，从而降低土壤的粘结性和粘着性。
（三）土壤胀缩性土壤吸水体积膨胀，失水体积变小，冻结体积增大，解冻后体积收缩这种性质，称为土壤的胀缩性。
2章-4节-土壤化学性质及其生态效应-《环境土壤学》
（四）土壤生物吸收：生物有机体对养分选择吸收，并以有机质形式在土壤中积 累过程，在通过微生物分解，将养分释放供植物利用。
（五）土壤物理化学吸收：土壤胶体对溶液中的离子态物质的吸附作用。对土壤 离子态物质迁移，养分供给，土壤缓冲性有重大影响。
二、土壤胶体及其性质
铁铝水化氧化物在不同pH下带不同电荷
+
OH2
H+
M OH2
OH
M OH2
OH-
_
OH
M OH + H2O
三水铝石在酸性环境中带正电荷
OH2 +
OH
O-
2 .4 土壤胶体的性质
（3）土壤胶体的电位
电位又称电势，是指单位电荷在静电场 中的某一点所具有的电势能。电位是电 能的强度因素，它的大小取决于电势零 点的选取，其数值只具有相对的意义。
造
使胶体具有双电层结构。
图
示
胶体微粒
胶核 双电层
决定电位离子层（内） 非活性离子层
补偿离子层（外） 扩散层
2.4 土壤胶体的性质
（1）具有较大的比表面积，包括外表面积和内表面积，因此具有表面能，是土 壤具有物理吸附性能的动力机制。 我国几种主要土壤的比表面积：
砖红壤 60－80m2g-1；红壤 100－150m2g-1；黄棕壤 200－300m2g-1 ，总之：2： 1型粘土矿物和有机质的含量越高，土壤的比表面积越大。
• 胶体（英语：Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状 态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分是由微 小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm 之间的分散系；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体
土壤吸附原理
土壤吸附原理
土壤吸附原理是指土壤颗粒与溶液中的离子或分子发生吸附作用的过程。
土壤中的吸附作用，主要包括物理吸附和化学吸附两种方式。
物理吸附是指溶液中的离子或分子通过静电作用或凡得瓦尔斯力吸附在土壤颗粒表面。
这种吸附是一种相对较弱的吸附作用，往往可以通过改变温度、pH值等环境条件来进行反转。
化学吸附是指溶液中的离子或分子与土壤颗粒表面形成化学键或络合物的吸附作用。
这种吸附作用是一种相对较强的吸附作用，一般难以通过改变环境条件来进行反转。
土壤的吸附作用受到多种因素的影响。
其中，土壤颗粒的性质（如颗粒大小、表面电荷等）对吸附作用起着重要的影响。
此外，溶液中离子或分子的性质（如电荷、浓度等）以及环境条件（如温度、pH值等）也会影响吸附作用的强弱程度。
土壤吸附作用对环境中的污染物具有重要的影响。
例如，土壤吸附作用可以使一些有害物质在土壤中得到固定，从而减少其对环境和生态系统的影响。
另外，土壤吸附作用也可以用于土壤污染治理和土壤改良等方面的应用。
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土壤物理吸附
在自然界中，一切生命赖以生存和繁衍的基础是土壤，它为人类提供了粮食、蔬菜、水果等食物。
但随着人们对环境问题的日益重视，我们不难发现，近年来土壤污染情况越来越严重。
土壤物理吸附的概念是：植物根部通过其分泌的某些物质将无机和有机污染物质吸入根部土壤中，从而使污染物质留在土壤里，起到防治污染和净化土壤的作用。
土壤物理吸附不仅可以降低土壤中污染物质的浓度，还可以改善土壤微生物的活性，调节土壤中污染物质的转化过程。
土壤物理吸附在农田中已广泛应用，如石灰性土壤可通过施用石灰剂来减轻土壤中的重金属污染;又如对长期施用化肥的农田，通过定期施用有机肥料可以补充土壤中缺少的营养元素，达到培肥地力、增加土壤物理吸附的目的。
土壤物理吸附是指土壤物理结构（土壤颗粒间空隙大小、孔隙度及土壤密度）或土壤固相物质与土壤水分之间的物理性质差异，造成水、气、土的分布状态及其数量比例的不同，并影响污染物在土壤中的移动和运转，形成土壤的物理吸附作用。
土壤物理吸附主要是利用颗粒之间的空隙和土壤孔隙中的毛管作用，使污染物质进入土壤溶液或悬浮液中，使土壤和环境达到新的平衡。
当污染物质进入土壤中后，会逐渐被土壤颗粒吸附而浓集于土壤孔隙内，有效抑制了土壤中微生物活动，破坏了土壤中原有的污染平衡，导致环境污染事件的频繁发生。
土壤物理吸附是国际上公认的一种安全、经济的净化污染土壤的方法。
它操作简便、经济有效，无二次污染。
虽然我们可以在生产实践中控制和降低土壤污染，但仍无法
完全清除土壤污染的影响。
由于土壤物理吸附能力有限，在单位面积的土壤表面上所能吸附的污染物质有限。
因此，我们在土壤中施用化学药剂时应遵循“有效、低毒、持久”的原则。
目前常用的一些污染土壤修复技术，在处理过程中往往需要投加大量的化学药剂，不仅增加了成本，还易造成土壤污染。
为了克服这个缺点，研究者们正尝试采用不用化学药剂而能将污染物有效降解的技术来处理污染土壤，其中物理吸附就是很好的一种技术。
该技术主要是在土壤中施加石灰粉，将无机污染物转变成碱式盐沉淀，或者用活性炭吸附、紫外光照射的方法，把有机污染物分解掉。