Сорбция и ионный обмен. Характеристика сорбционной емкости грунтов

Сорбция -поглощение твёрдым телом или жидкостью вещества из окружающей среды. Поглощающее тело называется сорбентом, поглощаемое им вещество — сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция); поверхностным слоем твёрдого или жидкого сорбента (адсорбция). Ионный обмен — это обратимая химическая реакция, при которой происходит обмен ионами между твердым веществом и раствором. Ионный обмен может происходить как в гомогенной среде, так и в гетерогенной, в которой один из электролитов является твёрдым (при контакте раствора электролита с осадком, ионитом и др.). При ионообменной сорбции обмен происходит между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твёрдой фазы (ионита). При соприкосновении ионита, насыщенного одним ионом, например Н⁺, с раствором, содержащим другие ионы, например Na⁺ и Ca²⁺, происходит обмен ионов между раствором и ионитом: в растворе уменьшаются концентрации Na⁺ и Ca²⁺ и появляется эквивалентное количество ионов Н⁺. При изучении распространения загрязнений в подземной гидросфере необходимо оценивать сорбционную емкость грунтов. Сорбционная емкость — количество вещества, которое способен поглотить сорбент на единицу своей массы. Поверхность илистых и глинистых частиц обычно заряжена отрицательно, и за счет электростатического притяжения удерживает некоторое количество положительно заряженных ионов (катионов). Обычно это количество измеряется в миллиграмм-эквивалентах на сто граммов породы и называется сорбционной емкостью грунта. Если в грунт, содержащий такие частицы, попадает загрязнитель, также представленный катионами, в некоторых случаях начинается процесс обмена катионов между сорбционной емкостью и раствором. Направление и интенсивность этого процесса зависят, с одной стороны, от конкретных ионов и их концентраций, а с другой стороны - от минерального состава глинистых частиц. Сорбционная емкость глин колеблется от 5 - 10 до нескольких сотен миллиграмм-эквивалентов на 100 г сухой породы в зависимости от их минерального состава, песчаные частицы практически не сорбируют катионы.