随着工业生产的发展,工业三废对农业环境,特别是土壤环境的污染日趋加剧,其中有机污染物和重金属的污染已经越来越引起人们的关注。采用阳离子型表面活性剂对土壤或土壤粘粒矿物进行修饰改性,可以增加对有机污染物的固定修复作用,但对阳离子型重金属离子的吸附能力却有所下降,无法达到对有机污染和重金属污染兼顾治理的目的。两性表面改性剂具有对有机物和重金属的双亲性质,可以达到对土壤环境中有机污染物和重金属污染物同时吸附,然而对于两性表面活性剂在土壤上的吸附机理及两性改性土壤的表面化学性质的研究尚未见报道,因此研究两性改性土前后土壤性质,特别是表面性质的变化,同时研究修饰改性剂与土壤的反应模式,并且探讨它们之间的相互关系,对揭示土壤对重金属、有机物吸附的机理和特性,保护生态环境和人体健康具有十分重要的作用。本文选用陕西关中地区塿土和广州市郊红壤性水稻土(以下简称红壤)作为供试土样,研究不同有机改性剂(甜菜碱型BS,咪唑啉型IMI和氨基酸型AA)改性后的红壤和塿土的比表面和表面电荷等的表面化学特征,并应用离子交换模式探讨红壤和塿土表面与有机改性剂之间的反应模式。本文首次系统的研究了不同类型、不同修饰比例、不同碳链长度的两性表面修饰土壤的比表面和表面电荷特征以及应用离子交换模式和平衡吸附模式对BS-12和土壤间的反应模式进行了探讨,首次发现恒电荷土壤和可变电荷土壤在相同两性表面活性剂不同修饰比例下的表面特性参数的变化规律具有较大的相似性,首次发现了两性表面修饰剂与土壤的离子交换反应主要发生在25%修饰比例以前,而疏水键反应模式是两性表面修饰剂与土壤的主要反应形式。所得的主要研究结果如下:1.采用金橙Ⅱ法对八烷基甜菜碱(BS8)、十二烷基甜菜碱(BS12)、八烷基咪唑啉(IMI8)、十二烷基咪唑啉(IMI12)的测定条件分析得到不同两性表面活性剂的最大吸收波长、金橙Ⅱ用量、缓冲液用量,乙醇用量等最佳测定条件。2.相同两性表面活性剂不同修饰比例时,各两性表面活性剂改性塿土的比表面均有50%>100%的结果,且差异显著。除了八烷基氨基酸(AA8)、咪唑啉50%修饰比例(IMI50%)外,其它两性表面活性剂均不利于修饰红壤比表面的增大。在相同碳链长度下,不同两性表面活性剂修饰红壤和塿土的比表面变化没有统一的规律。修饰红壤和塿土的比表面随碳链的增长反而减小。3.两性改性塿土随修饰比例增大土样表观总负电荷量CEC8.2增大,且除AA修饰改性土样显著增大外,其它均小于未修饰塿土;永久负电荷量CECp、可变负电荷量CECv基本随修饰比例增大呈现下降趋势,且除BS土样,AA、IMI修饰土样的永久负电荷量均显著小于未修饰塿土;各修饰土样的正电荷量变化不显著。在相同修饰比例,两性表面活性剂等电点高者负电荷增加数量少,反之增加数量多。在相同两性表面活性剂不同修饰比例下红壤表面电荷的变化规律和塿土比较具有较大的相似性,但在相同修饰比例下,不同类型两性修饰剂修饰红壤土样的表面电荷特征规律性较差。4.随温度的升高,塿土和红壤吸附等温线由H型转变为LS型。对BS12的平衡吸附在20℃和40℃均在100%修饰比例处出现拐点,呈现两个阶段。塿土在25%-100%修饰比例段呈现增温负效应,在100%-200%修饰比例段呈现增温正效应,而红壤在两个阶段均呈现增温正效应。20℃和40℃时的吸附等温线,塿土土样在50%修饰比例前,红壤土样在100%修饰前基本重合,表明在此段吸附机理基本相同。热力学参数的研究证实了这一结果。Freundlich模型拟合BS12吸附等温线的结果显示在25%-100%修饰比例段塿土具有物理吸附的特点。在100%-200%修饰比例段两种土壤具有化学吸附的特点。Scc曲线变化结果表明,BS12与两种土壤表面的修饰反应存在离子交换反应和疏水吸附模式,两性表面修饰剂与土壤的离子交换反应主要发生在25%修饰比例以前,而疏水键反应模式是两性表面修饰剂与土壤的主要反应形式。表观Vanselow离子选择性系数Kv结果表明塿土和红壤对BS12的吸附偏好性高于对钙离子的吸附,红壤对BS12的吸附性较塿土强。以平衡法研究BS12吸附过程热力学特征表明,随修饰比例的增大,塿土对BS12吸附由焓变控制过程转变为熵变控制过程。BS12与红壤表面的反应是熵变控制过程。表观选择性系数在低总浓度时表现出和平衡常数法得到的热力学参数一致的变化规律,在高总浓度时结果的一致性较差,说明表观选择性系数法在两性表面活性剂高浓度时不适于反应机理的分析。