基于Gouy-Chapman理论估算碱金属离子在Cu2+-蒙脱石表面Hofmeister能

Hofmeister效应在离子交换吸附过程中具有重要的科学意义。本研究基于Gouy-Chapman理论研究三种碱金属阳离子（Na+、K+、Cs+）在Cu2+-蒙脱石饱和样表面吸附过程的Hofmeister效应,进一步计算了离子-表面Hofmeister能以及表观电荷系数。研究发现：（1）Na+ 、K+ 、Cs+在Cu2+-蒙脱石表面的吸附均表现为弱静电力作用下的一级动力学过程, 平均吸附速率以及平衡吸附量均表现出明显的Hofmeister效应,呈现出Na+ < K+ < Cs+的趋势;（2）Hofmeister能随着电解质浓度的降低而增加,在Cs+-粘土矿物相互作用中,Hofmeister能为主要贡献者,在K+/Na+-粘土矿物相互作用,经典库伦能中为主要贡献者;（3）非经典极化作用显著增大了离子的表观电荷系数,Na+、K+、Cs+的表观电荷系数分别从标准的+1值增加为+1.14、+1.76和+2.78。本研究明确了Hofmeister效应主要来源于离子的非经典极化作用引起的离子与表面相互作用能的差异,为阐明土壤这一特殊体系的界面反应机制提供了新的思路。