Jordars adsorptionsegenskaper (från latin ad - på, vid och sorbeo - jag absorberar) i ingenjörsgeologi - egenskaper hos jordar som kännetecknar deras förmåga att absorbera (sorbera) alla ämnen. De är baserade på det fysikalisk-kemiska fenomenet adsorption - koncentrationen av ett ämne (adsorbat) från volymen av faser på gränsytan mellan dem.
I jordar kan adsorption förekomma på olika gränsytor: fast och flytande (adsorption från lösning), fast och gasformig (adsorption från ånga eller gas), flytande och gasformig, etc. Det är mest uttalad i dispergerade jordar , där andelen gränsyta. ytorna är mest betydelsefulla. Det finns fysisk adsorption , som är resultatet av manifestationen av dispersionskrafter (molekylära) och elektrostatiska interaktioner, och kemisk adsorption (kemisorption), där adsorbatet går in i kemiska reaktioner med adsorbenten.
Fysisk adsorption är en spontan process som fortskrider med en minskning av fri ytenergi och beskrivs av Gibbs ekvation: Г i = - (dσ/dμ i ) t , där Г i är överskottet av komponent i i ytskiktet jämfört med dess jämviktskoncentration i bulkfasen; σ är ytspänningen; μ i är den kemiska potentialen för den i-komponenten; T är temperatur. Fysisk adsorption från lösningar kan vara positiv (där det lösta ämnet absorberas) eller negativt (där lösningsmedlet absorberas). Positivt adsorberande ämnen som orsakar en minskning av ytspänningen kallas ytaktiva ( tensider ) och negativt - ytinaktiva (SIV). Adsorptionen av ämnen i jordar sker på olika aktiva platser - "adsorptionscentra" och åtföljs av frigöring av värme (adsorptionsvärmen). Beroende på tjockleken på det adsorberade lagret finns "ö" (diskontinuerliga kluster av molekyler), monomolekylär (lager en molekyl tjockt) och polymolekylär (flera molekyler tjocka) adsorption.
Hittills har ett antal adsorptionsteorier föreslagits, som är uppdelade i två grupper: teorier om icke-lokaliserad adsorption (som tyder på möjligheten av adsorbatrörelse över adsorptionsytan) och teorier om lokal adsorption, där man tror att molekyler av det adsorberade ämnet, när de väl är på ytan av adsorbenten, kan inte röra sig längs det. . Inom ramen för teorierna för den andra gruppen, Langmuirs adsorptionsteorin, teorin om Brunauer, Emmett och Teller (BET-teorin), potentialteorin om Polyany och teorin om volymetrisk fyllning av porer av M. M. Dubinin har fått mest utbredd hittills.
Adsorption kännetecknas av en adsorptionsisoterm - en graf över beroendet av mängden adsorberat ämne (adsorbat) på koncentrationen av detta ämne i bulkfasen vid en konstant temperatur. Vattenadsorptionsisotermer på olika typer av jordar liknar varandra till utseendet och har en S-form. Jordens vattenadsorption beror på deras mineralsammansättning (ökande i serien: kaolinit < klorit < illit < smectit), den ökar med ökande spridning, sjunkande temperatur, beror på laddningen av utbyteskatjoner och andra faktorer.
Jordens adsorption av olika ämnen från lösningar är mer komplex: icke-elektrolyter adsorberas i molekylär form, medan elektrolyter adsorberas i jonform. I det senare fallet adsorberar områden av ytan som har en viss laddning motsatt laddade joner, medan joner som laddas med samma namn som ytan på adsorbenten inte adsorberas av det. Under inverkan av elektrostatiska krafter förblir de nära de adsorberade jonerna och bildar tillsammans med dem nära ytan ett dubbelt elektriskt lager. Med en ökning av valensen av elektrolytjoner ökar deras förmåga att adsorberas på de laddade mikroställena i adsorbenten (Na + <Ca 2+ < Fe 3+ ).
Utbytesadsorption särskiljs också - processen för absorption av jordens ytskikt av joner från elektrolytens porlösning, åtföljd av övergången till lösningen av motsvarande mängder joner från jorden (utan att förstöra dess kristallstruktur), absorberas av det tidigare. Detta är en spontan reversibel process som fortsätter tills jämvikt har etablerats i systemet och lyder lagen om massaktion. Kvantitativt uppskattas jonbytet av värdet av jordens katjonbyteskapacitet ( CEC ) - koncentrationen av utbytbara joner i det absorberade jordkomplexet (i mg-eq per 100 g jord eller i kg-eq per 1 m 3 jord). Jordbyteskapacitet är ett konstant värde ( CEC = const) under givna förhållanden. Beroende på jordens mineralsammansättning varierar CEC- värdet från enheter till 120–150 meq per 100 g. Beroendet av sammansättningen av samexisterande faser representeras grafiskt som en jonbytesisoterm - en graf över beroendet av sammansättningen av jonbytaren på sammansättningen av porlösningen som är i jämvikt med den.