【摘要】：隨著科研技術(shù)的不斷發(fā)展,PAM在土壤保持、節(jié)水灌溉、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。目前,PAM的應(yīng)用領(lǐng)域研究多集中在關(guān)注宏觀、面尺度上提高土壤抗蝕能力和增加土壤對(duì)水分的入滲、保蓄能力的研究,而PAM與土壤顆粒的吸附機(jī)理的研究鮮有報(bào)道。對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐過程中PAM與土壤顆粒的吸附過程是研究的重點(diǎn)內(nèi)容,但是PAM與土壤顆粒的吸附影響因素有很多,例如,不同質(zhì)地的土壤顆粒、PAM和土壤自身物理化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)所處的環(huán)境條件等因素,對(duì)于這些因素的影響以及吸附發(fā)生的機(jī)理內(nèi)因沒有一個(gè)廣泛的定論。針對(duì)以上問題,本試驗(yàn)基于內(nèi)蒙古地區(qū)不同質(zhì)地的土壤特點(diǎn)(主要為土壤質(zhì)地的粒徑組成),以已往實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),選取砂土、壤砂土、粉粘壤土三種質(zhì)地的土壤樣品為試驗(yàn)供土,結(jié)合室內(nèi)定量分析實(shí)驗(yàn),研究PAM在三種質(zhì)地土壤中的吸附反應(yīng)條件和吸附機(jī)理,確定三種質(zhì)地土壤在最佳液固質(zhì)量比,吸附平衡時(shí)間條件下的飽和吸附容量,繼而得出不同質(zhì)地土壤的吸附等溫線。并基于SigmaPlot12.0擬合分析各質(zhì)地土壤對(duì)PAM吸附機(jī)理,尋找符合各質(zhì)地土壤等溫吸附PAM的理論模型,為PAM在不同質(zhì)地土壤上的吸附研究和有關(guān)領(lǐng)域中的合理利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。通過探究不同質(zhì)地土壤,以吸附動(dòng)力學(xué)、吸附熱力學(xué)等科學(xué)研究方法確定PAM在不同質(zhì)地土壤上的吸附規(guī)律,了解PAM在土壤上的吸附行為和吸附機(jī)理,初步得出下列相關(guān)結(jié)論： 1.PAM在不同質(zhì)地的土壤中,隨著液固質(zhì)量比,吸附平衡時(shí)間的增加,土壤顆粒隨機(jī)接觸PAM分子吸附的反應(yīng)數(shù)量提升,致使吸附容量與這兩個(gè)因素在一定范圍內(nèi)呈正比例,使吸附容量快速增加,但當(dāng)土壤吸附容量達(dá)到吸附平衡時(shí),土壤對(duì)PAM的吸附容量趨于穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)得出,25℃溫度下PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土中的最佳液固質(zhì)量比分別是15：1、20：1和20：1,吸附平衡時(shí)間分別是8h、10h和12h；當(dāng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為35℃時(shí),PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土中的最佳液固比分別是20：1、25：1和25：1,吸附平衡時(shí)間分別是10h、12h和12h。 2.25℃溫度下,PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土最佳液固質(zhì)量比下達(dá)到吸附平衡時(shí)間的飽和吸附容量分別是1.400mg/g、5.181mg/g和6.833mg/g；35℃溫度下,PAM在砂土、壤砂土及粉粘壤土最佳液固質(zhì)量比下達(dá)到平衡時(shí)間的飽和吸附容量分別是1.256mg/g、2.144mg/g和1.478mg/g。即25℃溫度下,PAM在這三種不同質(zhì)地土壤中的飽和吸附容量表現(xiàn)為粉粘壤土＞壤砂土砂土；35℃溫度下,PAM在這三種不同質(zhì)地土壤中的飽和吸附容量表現(xiàn)出相對(duì)于正常的溫度下飽和吸附容量大幅減小。 3.通過調(diào)節(jié)相關(guān)系數(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn),Langmuir模型對(duì)于PAM在三種質(zhì)地土壤上的吸附平衡等溫線更有代表性和效果性,其調(diào)節(jié)相關(guān)系數(shù)都在0.91以上。三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM吸附的相對(duì)吸附容量變化區(qū)間為1.613和10.167之間。因此,選用Langmuir方程模型擬合PAM在土壤上的吸附作深入研究。 4.吸附動(dòng)力學(xué)中雙室一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型表現(xiàn)的吸附轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后的快吸附速率和慢吸附速率對(duì)于三種質(zhì)地土壤吸附PAM的作用效果。吸附反應(yīng)的前9個(gè)小時(shí),砂土、壤砂土和粉粘壤土對(duì)于不同濃度PAM的吸附主要為快吸附速率影響吸附動(dòng)力。砂土、壤砂土和粉粘壤土在吸附反應(yīng)的前9個(gè)小時(shí)內(nèi),快吸附速率占土壤相對(duì)吸附總量百分比的60%以上。吸附反應(yīng)的后7個(gè)小時(shí),砂土、壤砂土和粉粘壤土對(duì)于不同濃度PAM的吸附主要為慢吸附速率影響吸附動(dòng)力。砂土、壤砂土和粉粘壤土在吸附反應(yīng)的后7個(gè)小時(shí)內(nèi),慢吸附速率占土壤相對(duì)吸附總量百分比的72%-95%之間。分析得出,快吸附速率和慢吸附速率在三種質(zhì)地土壤上的吸附轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后時(shí)間段內(nèi)分別成為吸附動(dòng)力不同的主要成因。 5.將三種質(zhì)地土壤作為吸附劑,測(cè)試不同溫度條件下PAM的吸附行為特性。通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算得出,吸附焓變△H為負(fù)值,說明三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM的吸附反應(yīng)是一個(gè)放熱過程,這與之前的假設(shè)相一致；由于三種質(zhì)地土壤的對(duì)PAM吸附反應(yīng)過程中,計(jì)算得出的吉布斯自由能改變量△G為負(fù)值,說明三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM的吸附反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的,不需要酶促作用進(jìn)行反應(yīng)；當(dāng)吸附環(huán)境溫度從華氏溫度298度升高到華氏溫度308度,吸附吉布斯自由能的絕對(duì)值逐漸降低,阻礙著三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM的吸附反應(yīng),從而發(fā)生三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM的解吸反應(yīng),降低三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM吸附的相對(duì)吸附容量。吸附熵變AS為負(fù)值,說明三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM的作用反應(yīng)情況,25℃溫度下發(fā)生吸附反應(yīng),35℃溫度下吸附熵絕對(duì)值變小,故發(fā)生的解吸反應(yīng)。研究作用力與能量的關(guān)系可知三種質(zhì)地土壤對(duì)PAM的吸附作用力主要是化學(xué)鍵力,而有可能同時(shí)存在著范德華力、偶極距力及氫鍵力等。
【圖文】：

圖3 HELOS-OASIS激光粒度分析儀Figure 3 HELOS-OASIS of laser particle size analyzer驗(yàn)數(shù)據(jù)分析驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010和SigmaPlot 12.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行作圖
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S156.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673328