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表面活性剂是否对斥水性土壤的润湿性有影响?——概括、介绍

来源:上海谓载 浏览 70 次 发布时间:2021-11-09

概括


土壤防水性通常不稳定,例如量化防水性的常用方法 度数——水滴渗透时间 (WDPT) 测试。 水的动态渗透和渗透 排斥性土壤通常归因于固液界面能 (γSL) 的降低或液气界面能 (γLV) 的降低,或两者兼而有之。 γSL 的减少可能是由于覆盖土壤颗粒表面的有机分子的构象变化、水合作用或重排造成的 与水接触的结果,而 γLV 的减少可能是由于土壤中的表面活性有机化合物溶解在水滴中。 本研究的目的是明确测试 第二种机制在不稳定排斥性土壤中动态润湿过程中的作用,通过检查 不同提取后获得的驱虫土壤中水提取物的液滴渗透时间 (DPT) 时间和不同的土壤:水比。 确实发现土壤提取物具有较低的表面张力(γLV 约 51–54 mN m-1 ) 而不是蒸馏水。 然而,土壤中的 DPT 在水中提取 排斥土壤通常与水相同或更大。 具有与土壤提取物相同的电导率和一价/二价阳离子比例的盐溶液,但缺乏表面活性 有机物质,具有与提取物相同的 DPT。 相比之下,乙醇溶液的 DPT 具有与土壤相同的 γLV、电导率和一价/二价阳离子比例 提取,速度要快得多。 乙醇溶液通常用作减少 γLV 的试剂,因此, 降低 DPT。 得出的结论是,含水土壤中表面活性的、土壤衍生的有机物质 提取物对润湿动力学没有贡献,因此,这种解释动力学的机制 水渗透到防水土壤中被拒绝。 还得出结论,快速渗透 乙醇溶液的变化不仅要归因于 γLV 的变化,还要归因于任一或两者的变化 γSL 和固气界面能 (γSV)。 这些结果与广为接受的结果形成鲜明对比 逻辑范式。


介绍


土壤拒水性,定义为土壤 当水被施加到它的表面时不会自发润湿, 在世界各地的土壤中得到越来越多的认可(Wallis & 霍恩,1992 年; Doerr 等人,2002 年)。 土壤防水性,或 疏水性,可以特别有效地防止或 阻碍水向下运动,将其引导到结构或结构优先流动路径,或产生不稳定的不规则润湿前沿。 尽管它的重要性和 深入研究(到 2004 年发表了 1000 多篇论文;Dekker et al., 2005),尽管主要因素是导致土壤拒水性的机制仍远未了解 包括矿物颗粒上的土壤有机质涂层、某些真菌、细菌和植物物种,以及火灾(Doerr 等人, 2000)。


防水性的主要标准是 放置在水平土壤上的水滴的接触角 y 表面。 所涉及的三个阶段之间的关系 (固体(S),液体(L)和蒸汽(V))在平衡是 由杨方程描述:



其中 g 是界面能。 根据经典 Young 方程,在 y > 90° 时,水滴将保持在 表面和土壤将被归类为驱虫剂。 在天然土壤中,通常表现出不稳定的排斥性(即可变 随着时间的推移),由于与 水。 土壤拒水性的这种时间不稳定性是 确实以常见的量化方法为例 排斥度——水滴渗透时间(WDPT) 测试 (Letey, 1969)。 将一滴水放在物体表面 排斥性土壤不会立即渗透(y > 90°),但具有 时间流逝,水滴渗入。 过去的 时间被用作排斥程度的量度。


通常,最初具有排斥性的土壤的润湿动力学为 假定是由于 (i) 固液减少 界面能 (γSL),或 (ii) 减少液体蒸汽 界面能(γLV),或两者(等式(1)),导致 接触角 y 的减小(例如 Letey 等,2000)。 这 γSL 的减少可能是由于构象变化造成的, 有机分子涂层的水合或重排 由于与水接触而导致的土壤颗粒表面 (Tschapek, 1984; Ma'shum & Farmer, 1985; Doerr et al., 2000; Ellerbrock 等人,2005 年)。 γLV 的降低可能是由于 土壤表面活性有机化合物的溶解 进入水滴 (Chen & Schnitzer, 1978; Tschapek, 1984; 巴雷特和 Slaymaker,1989 年; 多尔等人,2000 年; 哈拉斯& 绍曼,2006 年)。


本研究的目的是明确测试 第二种假设机制,即表面溶解 活性物质进入水滴导致减少 γLV,用于解释初始驱虫剂的润湿动力学 土壤。 这是通过检查液滴穿透时间来完成的 不同提取时间后获得的土壤-水提取物 并且在不同的土壤:水比例下。 驱避不同土壤 WDPT 测量的排斥性的起源和程度是 测试。

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