酸性条件下H+Ca2+在红壤表面反应的能量特征
来源：土壤学报杂志2004年第4期北京时间：
作者：王代长,蒋新,贺纪正,卞永荣,王芳
单位：王代长，中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008;2. 华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070；,蒋新，中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008;2. 华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070；,贺纪正，；,卞永荣，中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008;2. 华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070；,王芳，中国科学院南京土壤研究所, 南京 210008;2. 华中农业大学资源与环境学院, 武汉 430070；,
摘要：用自行设计的动力学装置研究了酸性条件下H+-Ca2+在红壤表面的反应动力学能量特征.结果表明,酸性条件下Ca2+吸附分为快反应和慢反应.用一级动力学方程拟合的Ca2+最大吸附量随酸度增加显著下降,随温度升高提前达到平衡.用双常数方程描述Ca2+在吸附点位能量分布的不均匀性,用扩散速率常数计算的活化能(Eb)随酸度的增加而增加,Ca2+扩散需克服的能障加大;ΔH值为正,温度升高可促进Ca2+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4.5和5.6时,流出液的pH急剧下降,H+表观释放量用一级动力学和双常数方程拟合为最佳模型,其次是Elovich方程、扩散方程和零级方程;pH5.6处理时H+、Al3+扩散进入溶液克服的能障比pH4.5处理的小,后者质子扩散需热能较大而不易进行;H+扩散活化焓变为正,其扩散是吸热过程.pH3.5时流入液比流出液的pH高,是由于土壤的缓冲作用、土壤表面质子化和硫酸根专性吸附释放羟基;当溶液中H+超过一定数量后,向颗粒表面扩散的H+量比向外释放的多,反应初期的H+消耗是快反应过程.H+消耗的活化能及热焓比其释放的低,更有利于H+的吸附,因H+对矿物的溶蚀成为速率控制步骤,H+对矿物的溶解可用扩散方程和Elovich方程描述.
关键词：土壤酸化;表面反应动力学;离子扩散;土壤缓冲机制;能量特征
基金资助：*国家自然科学基金项目(批准号:40071046,49831005);国家重点基础研究发展规划项目(批准号:19990118013)资助
