A. 影響陽離子交換能力的因素有哪些
土壤溶液來中的陽離子進行交自換,稱為陽離子的交換作用。影響因素有——(1)陽離子的代換能力隨離子價數的增加而增大,因為高價陽離子的電荷量大、電性強所以代換能力也大,各種陽離子代換力的大小順序:Na+<K+<NH4+<Mg2+<Ca2+<H+<Al3+<Fe3+(2)等價離子代換能力的大小,隨原子序數的增加而增大(3)離子運動速度愈大,交換力愈強(4)陽離子的相對濃度及交換生成物的性質。
影響土壤陽離子交換量的因素有:陽離子交換量:每千克干土中所含的全部陽離子總量,以厘摩爾(+)每千克土或 c mol(+)kg的-1次冪表示。影響因素——(1)膠體的種類,有機膠體>無機膠體,有機質高的>有機質低的,次生鋁硅酸鹽(2:1>1:1)>次生氧化物(2)溶液的pH值(3)土壤質地,質地愈細交換量愈高。
B. 為什麼PH值可影響土壤陽離子交換量
咨詢記錄 · 回答於2021-12-16
C. 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些
離子交換是藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的.它是一種屬於傳質分離過程的單元操作.
離子交換法
一、前言
離子交換法(ion exchange process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中.
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分:
1.
強酸型陽離子交換樹脂:主要含有強酸性的反應基如磺酸基(-SO3H),此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子.
2.
弱酸型陽離子交換樹脂:具有較弱的反應基如羧基(-COOH基),此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+,對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換.
3.
強鹼型陰離子交換樹脂:主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之-N+(CH3)3,在氫氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除.
4.
弱鹼型陰離子交換樹脂:具有較弱的反應基如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl-或NO3-,對於HCO3-,CO32-或SiO42-則無法去除.
不論是離子交換樹脂或是沸石,都有其一定的可交換基濃度,稱為離子交換容量(ion exchange capacity).對陽離子交換樹脂而言,大約在200~500meq/100g.因為陽離子交換為一化學反應,故必須遵守質量平衡定律.離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下:
全文請看:
離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換.這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底,因而能製得很純的水.所以,在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中,它是一個必要的步驟.
離子交換處理,必須用一種稱做離子交換劑的物質(簡稱交換劑)來進行.這種物質遇水時,可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,離子交換劑的種類很多,有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分,大概情況如表所示.此外,按結構特徵來分,還有大孔型和凝膠型等.
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D. 影響土壤陽離子交換量大小的因素有哪些
不同土壤的陽離子交換量不同,主要影響因素:a,土壤膠體類型,不同類型的土版壤膠體其陽離子交換量權差異較大,例如,有機膠體>蒙脫石>水化雲母>高嶺石>含水氧化鐵、鋁。b,土壤質地越細,其陽離子交換量越高。c,對於實際的土壤而言,土壤黏土礦物的SiO2/R2O3比率越高,其交換量就越大。d,土壤溶液pH值,因為土壤膠體微粒表面的羥基(OH)的解離受介質pH值的影響,當介質pH值降低時,土壤膠體微粒表面所負電荷也減少,其陽離子交換量也降低;反之就增大。土壤陽離子交換量是影響土壤緩沖能力高低,也是評價土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依據。
E. 陽離子交換作用
岩石顆粒的表面往往帶負電荷,因此能吸附某些陽離子。當某種成分的地下水與岩石顆粒接觸時,水中某些陽離子被岩石顆粒表面吸附,以代替原來被吸附的陽離子,而原來被吸附的陽離子則進入水中,改變了地下水的化學成分,這種作用稱為陽離子交換吸附作用。
陽離子交換的強度取決於很多因素,其中主要的是岩石的粒度、交換陽離子的性質、介質的pH值和水中電解質的濃度。
1.粒度
一般岩石的粒度越細,它的交換性能越強。因此,在黏土和黏土岩中,陽離子交換對水化學成分的影響明顯。
2.離子性質
不同陽離子的吸附能不同,在其他條件相同的情況下,吸附能的大小取決於它們的離子價,離子價越高吸附能越強,並易留在岩石上。如果陽離子的電價相同,吸附能隨原子量的增加而增大。部分離子吸附能強弱的順序如下:
H+>Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+
由上可見,Ca2+的吸附能大於Na+,因此在自然界中常可見到地下水中的Ca2+交換吸附岩石顆粒表面的Na+。
水文地球化學基礎
陽離子交換吸附作用在含水層中廣泛地進行,並且對改變地下水的化學成分及地下水的性質有重大意義。這種作用使硬度大的地下水變為硬度小的軟水,形成低礦化度的鈉水,如SO4—Na型、HCO3—Na型以及一些其他過渡型水。
3.pH值
在陽離子交換反應中,氫離子有著特殊的作用。它的交換能量不僅高於一價的陽離子,還高於二價和三價的陽離子。介質的pH值影響陽離子的吸附數量,水中的氫離子越多,對其他陽離子進入膠狀綜合體的阻力越強。增加與土壤處於平衡狀態的溶液pH值,土壤的交換性能增強。當介質的pH值由6增加到11時,交換容量增加1~2倍。
4.電解質濃度
離子交換吸附作用並不僅決定於離子的性質,在吸附交換過程中,水中電解質濃度也起著重要作用,濃度大的離子比濃度小的離子易被吸附。因此,如果鈉的濃度相當大時,吸附綜合體中的部分鈣離子將被鈉離子排擠出去,水中的Na+與岩石顆粒表面的Ca2+就發生交換吸附的現象,例如海水入侵過程中的Na+與Ca2+的交換吸附。
水文地球化學基礎
天然水中的交換主要是陽離子交換,而不是陰離子交換。這是由於岩石和土壤的膠體成分主要是由SiO2、Al2O3和其他帶負電的膠粒所組成,它們吸附帶正電的陽離子。除陽離子吸附外,在某些情況下也能發生陰離子吸附作用(例如磚紅壤),但是對這種過程研究很少。
F. 粘土產生陽離子交換的原因是什麼
粘土產生陽離子交換的原因是陽離子的代換能力隨離子價數的增加而增大,因為高價陽離子的電荷量大、電性強所以代換能力也大,等價離子代換能力的大小,隨原子序數的增加而增大離子運動速度愈大,交換力愈強陽離子的相對濃度及交換生成物的性質。
黏土離子交換ioncxchayeinclay-watersystem粘土粒子表面是帶電的,可從溶液中吸附異性離子。勃十顆粒吸附離子可被水溶液中的離子取代,即離子相互交換過程。依鞘土表面所帶電性不同,有陽離子交換和陰離子交換兩種。離子文換能力與砧土種類,交換離了的場強以及離子的幾何形狀等因素有關。
G. 什麼是離子交換過程,影響離子交換過程的因素有哪些
離子交換是藉助於固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進行交換,以達到提取或去除溶液中某些離子的目的。它是一種屬於傳質分離過程的單元操作。
離子交換法
一、前言
離子交換法(ion
exchange
process)是液相中的離子和固相中離子間所進行的的一種可逆性化學反應,當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時,便會被離子交換固體吸附,為維持水溶液的電中性,所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。
離子交換樹脂一般呈現多孔狀或顆粒狀,其大小約為0.1~1mm,其離子交換能力依其交換能力特徵可分:
1.
強酸型陽離子交換樹脂:主要含有強酸性的反應基如磺酸基(-SO3H),此離子交換樹脂可以交換所有的陽離子。
2.
弱酸型陽離子交換樹脂:具有較弱的反應基如羧基(-COOH基),此離子交換樹脂僅可交換弱鹼中的陽離子如Ca2+、Mg2+,對於強鹼中的離子如Ca2+、K+等無法進行交換。
3.
強鹼型陰離子交換樹脂:主要是含有較強的反應基如具有四面體銨鹽官能基之-N+(CH3)3,在氫氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氫氧離子可以迅速釋出,以進行交換,強鹼型陰離子交換樹脂可以和所有的陰離子進行交換去除。
4.
弱鹼型陰離子交換樹脂:具有較弱的反應基如氨基,僅能去除強酸中的陰離子如SO42-,Cl-或NO3-,對於HCO3-,CO32-或SiO42-則無法去除。
不論是離子交換樹脂或是沸石,都有其一定的可交換基濃度,稱為離子交換容量(ion
exchange
capacity)。對陽離子交換樹脂而言,大約在200~500meq/100g。因為陽離子交換為一化學反應,故必須遵守質量平衡定律。離子交換樹脂的一般方程式可以表示如下:
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http://www.qlhw.cn/ShiYan/UploadFiles/200501/20050106235836920.doc
離子交換的基本知識
為了除去水中離子態雜質,現在採用得最普遍的方法是離子交換。這種方法可以將水中離子態雜質清除得以較徹底,因而能製得很純的水。所以,在熱力發電廠鍋爐用水的制備工藝中,它是一個必要的步驟。
離子交換處理,必須用一種稱做離子交換劑的物質(簡稱交換劑)來進行。這種物質遇水時,可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,離子交換劑的種類很多,有天然和人造、有機和無機、陽離子型和陰離子型等之分,大概情況如表所示。此外,按結構特徵來分,還有大孔型和凝膠型等。
全文請看:
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H. 影響交換性陽離子有效度的因素有哪些
土壤的鹽鹼性與降水的關系十分密切,但並不是所有地區土壤的鹽鹼性都是受降水量來決定。土壤之所以有酸鹼性,是因為在土壤中存在少量的氫離子和氫氧離子。當氫離子的濃度大於氫氧離子的濃度時,土壤呈酸性;反之呈鹼性;兩者相等時則為中性。影響土壤鹽鹼度的因素除了降水之外,現在我們更多考慮的是由於人類不合理的生產方式造成了乾旱、半乾旱地區的土壤次生鹽鹼化。土壤性質
(一)土壤吸附性
土壤中兩個最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物,它們對污染物在土壤中的遷移、轉化有重要作用。土壤膠體以其巨大的比表面積和帶電性,而使土壤具有吸附性。
1、土壤膠體的性質
1)土壤膠體具有巨大的比表面和表面能:比表面是單位重量(或體積)物質的表面積。定體積的物質被分割時,隨著顆粒數的增多,比表面也顯著地增大。物質的比表面越大,表面能也就越大。
2)土壤膠體的電性:土壤膠體微粒具有雙電層,微粒的內部稱微粒核,一般帶負電荷,形成一個負離子(即決定電位離子層)其外部由於電性吸引,而形成一個正離子(又稱反離子層,包括非活動性離子層和擴散層),即合稱為雙電層。
3)土壤膠體的凝聚性和分散性:由於膠體的比表面和表面能都很大,為了減小表面能膠體具有相互吸引,凝聚的趨勢,這就是膠體的凝聚性。但是在土壤溶液中,膠體常帶負電荷,即具有負的電動電位,所以膠體微粒又因相同而相互排斥,電動電位越高,相互排斥力越強,膠體微粒呈現出的分散性也越強。
影響土壤凝聚性能的主要因素是土壤膠體的電動電位和擴散層厚度,例如土壤溶液中陽離子增多,由於土壤膠體表面負電荷被中和,從而較強土壤的凝聚。此外,土壤溶液中電解質濃度、pH值也將影響其凝聚性能。
2、土壤膠體的離子交換吸附
在土壤膠體雙電層擴散層中,補償離子可以和溶液中相同電荷的離子價為依據作等價交換,稱為離子交換(或代換)。離子交換作用包括陽離子吸附作用和陰離子交換吸附作用。
每千克干土中所含全部陽離子總量,稱為陽離子交換量。土壤的可交換性陽離子有兩類:一類是致酸離子,包括H+和Al3+;另一類是鹽基離子,包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。當土壤膠體上吸附的陽離子均為鹽基離子,且已達到吸附飽和時的土壤,稱為鹽基飽和土壤,否則,這種土壤為鹽基不飽和土壤。在土壤交換性陽離子中鹽基離子所佔的百分數稱為土壤鹽基飽和度。它與土壤母質、氣候等因素有關。
3、土壤酸鹼性
由於土壤是一個復雜的體系,其中存在著各種化學和生物化學反應,因而使土壤表現出不同的酸鹼性。
我國土壤的pH大多在4.5~8.5范圍內,並有由南向北pH值遞增的規律性,長江(北緯330)以南的土壤多為酸性和強酸性,如華南、西南地區廣泛分布的紅壤、黃壤;pH值大多數在4.5~5.5之間,有少數低至3.6~3.8;華中華東地區的紅壤,pH值在5.5~6.5之間;長江以北的土壤多為中性或鹼性,如華北、西北的土壤大多含CaCO3,pH值在7.5~8.5之間,少數強鹼性的pH值高達10.5。
1)土壤酸度
根據土壤中H+離子的存在方式,土壤酸度可分為兩大類:
(1)活性酸度:土壤的活性酸度是土壤溶液中氫離子濃度的直接反映,又稱有效酸度,通常用pH表示。
土壤溶液中氫離子的來源,主要是土壤中CO2溶於水形成的碳酸和有機物質分解產生的有機酸,以及土壤中礦物質氧化產生的無機酸,還有施用肥料中殘留的無機酸,如硝酸、硫酸和磷酸等。此外,由於大氣污染形成的大氣酸沉降,也會使土壤酸化,所以它也是土壤活性酸度的一個重要來源。
(2)潛性酸度:土壤潛性酸度的來源是土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+。當這些離子處於吸附狀態時,是不顯酸性的,但當它們通過離子交換作用進入土壤溶液之後,可增加土壤的H+濃度,使土壤pH值降低。只有鹽基不飽和土壤才有潛性酸度,其大小與土壤代換量和鹽基飽和度有關。
根據測定土壤潛性酸度所用的提取液,可以把潛性酸度分為代換性酸度和水解酸度。
用過量中性鹽(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤,溶液中金屬離子與土壤中H+和Al3+發生離子交換作用,而表現出的酸度,稱為代換性酸度。由土壤礦物質膠體釋放出的氫離子是很少的,只有土壤腐殖質中的腐殖酸才可產生較多的氫離子。
近代研究已經確認,代換性Al3+是礦物質土壤中潛性酸度的主要來源。例如,紅壤的潛性酸度95%以上是由代換性Al3+產生的。
用弱酸強鹼鹽(如醋酸鈉)淋洗土壤,溶液中金屬離子可以將土壤膠體吸附的H+、Al3+代換出來,同時生成某弱酸(醋酸)。此時,測定出的該弱酸的酸度稱為水解性酸度。
水解性酸度一般比代換性酸度高。由於中性鹽所測出的代換性酸度只是水解性酸度的一部分,當土壤溶液在鹼性增大時,土壤膠體上吸附的H+較多被代換出來,所以水解酸度較大。但在紅壤和灰化土中,由於膠體中氫氧根離子中和醋酸,且對醋酸分子有吸附作用,因此,水解性酸度接近於或低於代換性酸度。
(3)活性酸度與潛性酸度的關系:土壤的活性酸度與潛性酸度是同一個平衡體系的兩種酸度。二者可以相互轉化,在一定條件下處於暫時平衡狀態。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起點和現實表現。土壤膠體是H+和Al3+的儲存庫,潛性酸度則是活性酸度的儲備。土壤的潛性酸度往往比活性酸度大得多,相差達幾個數量級。
2)土壤鹼度
土壤溶液中OH -離子的主要來源是碳酸根和碳酸氫根的鹼金屬(Ca、Mg)的鹽類。碳酸鹽鹼度和重碳酸鹽度的總稱為總鹼度。不同溶解度的碳酸鹽和重碳酸鹽對土壤鹼性的貢獻不同,CaCO3和MgCO3的溶解度很小,故富含CaCO3和MgCO3的石灰性土壤呈弱鹼性(pH在7.5~8.5);Na2CO3、NaHCO3及Ca(HCO3)2 等都是水溶性鹽類,可以出現在土壤溶液中,使土壤溶液中的鹼度很高,從土壤pH來看,含Na2CO3的土壤,其pH值一般較高,可達10以上,而含NaHCO3及Ca(HCO3)2的土壤,其pH值常在7.5~8.5,鹼性較弱。
當土壤膠體上吸附的Na+、K+、Mg2+(主要是Na+)等離子的飽和度增加到一定程度時會引起交換性陽離子的水解作用。結果在土壤溶液中產生NaOH,使土壤呈鹼性。此時Na+離子飽和度亦稱土壤鹼化度。膠體上吸附的鹽基離子不同,對土壤pH值或土壤鹼度的影響也不同。
3)土壤的緩沖性能
土壤緩沖性能是指具有緩和酸鹼度發生劇烈變化的能力,它可以保持土壤反應的相對穩定,為植物生長和土壤生物的活動創造比較穩定的生活環境,所以土壤的緩沖性能是土壤的重要性質之一。
(1)土壤溶液的緩沖作用:土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有機酸等弱酸及其鹽類,構成一個良好的緩沖體系,對酸鹼具有緩沖作用。
(2)土壤膠體的緩沖作用:土壤膠體吸附有各種陽離子,其中鹽基離子和氫離子能分別對酸和鹼起緩沖作用。
土壤膠體的數量和鹽基代換量越大,土壤的緩沖性能就越強。因此,砂土摻粘土及施用各種有機肥料,都是提高土壤緩沖性能的有效措施。在代換量相等的條件下,鹽基飽和度愈高,土壤對酸的緩沖能力愈大;反之,鹽基飽和度愈低,土壤對鹼的緩沖能力愈大。
另外,鋁離子對鹼的也能起到緩沖作用。
(二)土壤氧化還原性
土壤中有許多有機和無機的氧化性和還原性物質,因而使土壤具有氧化還原特性。一般,土壤中主要的氧化劑有:氧氣、NO3-和高價金屬離子,如鐵(Ⅲ)、錳(Ⅳ)、釩(Ⅴ)、鈦(Ⅵ)等。主要的還原劑有:有機質和低價金屬離子。此外,土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤發生氧化還原反應的重要參與者。
土壤氧化還原能力的大小可以用土壤的氧化還原電位來衡量。一般旱地土壤好氧化還原電位為+400~+700mV;水田的氧化還原電位在+300~-200 mV。根據土壤的氧化還原電位值可以確定土壤中有機物和無機物可能發生的氧化還原反應和環境行為。
I. 土壤膠體的土壤吸收性能
土壤的吸收性能是指土壤能吸收、保留土壤溶液中的分子和離子,懸浮液中的懸浮顆粒、氣體及微生物的能力。
土壤的吸收性能對土壤肥力和性質有非常重要的作用。
a:土壤的吸收性能與土壤保肥、供肥性關系密切
因為土壤具有吸收性能,所以我們施用的肥料(無論是無機的還是有機的,無論是固體的、液體的還是氣體的)都能長久的保存在土壤中,而且隨時能釋放出來供植物吸收利用。
b:土壤的吸收性能能影響到土壤的酸鹼性以及緩沖性等化學性質
c:土壤的吸收性能能直接或間接地影響到土壤的結構性、物理機械性、水熱狀況等。 按照吸收性能產生的機制,土壤吸收性能分為以下幾種類型:
a.土壤機械吸收性:土壤對物體的機械阻留,土壤機械吸收性能的大小主要取決於土壤的孔隙狀況。孔隙過粗,阻留物少,孔隙過細,會造成阻留物下滲困難,容易形成地面徑流和土壤沖刷。
b.土壤物理吸收性能:指土壤對分子態物質的保存能力包括:
(1)正吸咐:養分集聚在土壤膠體的表面,膠體表面養分的濃度比溶液中大。
(2)負吸咐:土壤膠體表面吸咐的物質較少,膠體表面的養分濃度比溶液中低。
c.土壤的化學吸收性能:易溶性鹽在土壤中轉變成難溶性鹽而沉澱、保存在土壤中的過程,這一過程是以純化學反應為基礎的,稱為化學吸收,比如可溶性的磷酸鹽,在土壤中與Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等,發生化學反應生成難溶性的磷酸鈣,磷酸鎂、磷酸鐵、磷酸鋁。化學吸收性能雖然能使易溶性養分保存下來,減少流失,但同時也降低了這些養分對植物的有效性,所以在生產上要盡量避免有效養分的化學固定的產生,但化學吸收也有一些好處,比如H2S、Fe2+對水稻根系有毒害作用,但是在水田嫌氣條件下H2S+Fe2+→FeS↓降低它們的毒害作用。
d.土壤的物理化學吸收性能:土壤對可溶性物質中的離子態養分的保持能力;由於土壤膠體帶正電荷和負電荷,能吸咐土壤溶液中電性相反的離子,被吸咐的離子還能與土壤溶性中的同電性的離子發生交換而達到動態平衡,這一過程以物理吸咐力基礎,但又表現出化學反應的某些特徵,所以稱為土壤的物理化學吸咐性能或土壤的離子交換作用。
f.生物吸收性能:是土壤中植物根和微生物對營養物質的吸收,它具有選擇性和創造性,同時能累積和集中養分。
上述幾種土壤吸收性能並不是孤立存在的,而且相互聯系,相互影響的,在這幾種土壤吸收性能中對土壤的供肥性和保肥性貢獻最大的是土壤的物理化學吸收性能。 土壤的物理化學性能其實質就是土壤的離子交換作用包括:
(1)土壤的陽離子交換:帶負電荷的土壤膠體所吸咐的陽離子與土壤溶液中的陽離子發生交換而達到動態平衡的過程。
(2)土壤的陰離子交換:帶正電荷的土壤膠體所吸咐的陰離子與土壤溶液中的陰離子發生交換而達到動態平衡的過程。
1.土壤的陽離子交換作用:
通常土壤所帶負電荷的數量遠比正電荷多,土壤膠體表面的負電荷能吸咐土壤溶液中的陽離子以中的電性,被吸咐的陽離子在一定的條件下也能被土壤溶液中其它的陽離子交換下來→土壤的陽離子交換作用。
比如土壤膠體上原來吸咐有Ca2+,當我們施用K2SO4後,Ca2+就能被K+交換下來而進入土壤溶液。
土壤溶液中的離子轉移到土壤膠體上→吸咐
土壤膠體上吸咐的離子轉移到土壤溶液→解吸
A.土壤陽離子交換作用的特點:
a.可逆反應:也就是說已吸咐在土壤膠體上的陽離子當土壤溶液的組成和濃度發生改變時,完全可以被其它的陽離子代換下來而進入土壤溶液,這一點在植物營養上有很重要的作用,它使被吸咐的離子並不會失去對植物的有效性,植物對養分的吸收主要是吸收土壤溶液的養分,土壤膠體表面的養分絕大部分需要轉移到土壤溶液中才能被吸收,由於陽離子交換反應是可逆反應,使得被吸咐的陽離子,完全可以被其它的陽離子交換下來,重新進入土壤溶液供植物吸收利用,所以被吸咐的陽離子並沒有失去對植物的有效性。
b.等當量交換:也就是說一個Ca2+可交換兩個K+,1molFe3+可交換3molK+或Na+。
c.符合質量作用定律
d.反應迅速,能迅速達到平衡
B.土壤的陽離子交換能力
指一種陽離子將土壤膠體上的另外一種陽離子交換下來的能力。
影響土壤陽離子交換能力的因素主要有以下幾個方面:
a.電荷數量:根據庫侖定律,離子電荷價越高,受膠體的吸咐能力越大,交換能力越大,所以M3+>M2+>M+。
b.離子半徑和水合半徑:對於同價的離子,離子半徑越大,水合半徑越小,交換能力越強:
Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
在這一系列中,H+是例外,H+的交換能力>Ca2+、Mg2+,因為H+的半徑小,水化程度也弱,運動速度快,所以交換能力強,所以離子的運動速度也是影響離子交換能力的一個因素。
c.離子濃度,因為離子交換受質量作用定律支配,所以對交換能力弱的陽離子,增加它的濃度,也可以交換那些交換能力強的陽離子。
C.土壤的陽離子交換量:(CEC)
通常是指在一定的pH條件下,1kg干土所能吸咐的全部交換性陽離子的厘摩爾數,單位:Cmol/kg。
影響土壤陽離子交換量的因素:
a.膠體的類型:不同的土壤膠體所帶負電荷的數量不同,陽離子交換量也不同
負電荷數量:腐殖質>蛭石>蒙脫石>伊利石>高嶺石。
陽離子交換量:腐殖質>蛭石>蒙脫石>伊利石>高嶺石
b.土壤質地:質地越粘重,粘粒越多,CEC越大,另外含OM高的土壤,CEC也比較大。
c.土壤pH:pH會影響到可變負電荷的數量,從而影響到土壤的陽離子交換量,pH上升可以增加土壤可變負電荷的數量,從而使土壤陽離子交換量增加。
土壤的陽離子交換量,基本上代表了土壤能夠吸咐陽離子的數量,也就是土壤的保肥能力。
D.土壤的鹽基飽和度
土壤膠體上吸咐陽離子基本上可分為兩類:
當土壤膠體上吸咐的陽離子,全部是鹽基離子時,土壤呈現鹽基飽和狀態,這種土壤稱鹽基飽和土壤;當土壤膠體上吸咐的陽離子,一部分是鹽基離子,另一部分是致酸離子時,土壤呈現鹽基不飽和狀態,這種土壤稱為鹽基不飽和土壤。
土壤鹽基飽和的程度,一般用鹽基飽和度來表示,它指的是交換性鹽基離子占陽離子交換量的百分率。
鹽基飽和度的作用:
a.可以反映土壤的酸鹼性:鹽基飽和度的高低實際上也就反映出了致酸離子含量的高低,所以能反應出土壤的酸鹼性:
北方土壤:鹽基飽和度大,土壤pH較高
南方土壤:鹽基飽和度低,土壤pH低
b.判斷土壤肥力水平
鹽基飽和度>80%→肥沃土壤,50—80%→中等肥力水平,<50%肥力水平較低。
E.交換性陽離子的有效度
土壤膠體表面吸咐的離子,可以通過離子交換進入土壤溶液供植物吸收利用,所以被土壤膠體吸咐的陽離子,不會失去對植物的有效性,但是被土壤膠體吸咐的陽離子的有效度,並非在任何條件下都完全相同,從土壤角度講影響交換性陽離子有效度的因素主要有以下一些方面:
a.離子飽和度(土壤膠體上吸咐的某一種離子的總量占土壤陽離子交換量的百分率)
植物對養分的吸收雖然可以通過根系與土壤膠體之間接觸代換而被吸收,但是通過接觸代換而吸收的養分數量很少,植物主要還是吸收土壤溶液中的養分,也就是說土壤膠體上吸咐的陽離子,必須要解吸到土壤溶液中才能被吸收利用。
土壤膠體上某種離子的飽和度越大,被解吸的機會越大,該離子的有效度越大,所以交換性陽離子的有效度不僅僅與該種離子的絕對數量有關,更主要的還取決於該種離子的飽和度:
雖然交換性Ca2+的絕對數是乙土壤>甲土壤,但是Ca2+的飽和度甲土壤>乙土壤,所以Ca2+的有效度,甲土壤>乙土壤。
所以施肥要相對集中施用,增加離子飽和度,能提高肥效。
b.陪補離子效應
土壤膠體上同時吸咐著多種離子,對於其中任何一種離子來講,其它的各種離子都是它的陪補離子。比如土壤膠體上吸咐有K+、Ca2+、NH4+、Na+那麼K+的陪伴離子就是Ca2+、NH4+、Na+。NH4+的陪伴離子就是K+、Ca2+、Na+。
某一種交換性陽離子的有效度,與陪補離子的種類關系密切,一般來講陪補離子與土壤膠體之間的吸咐力越大,越能提高被陪離子的有效度。
比如:假如K+的陪補離子是Ca2+,由於Ca2+與土壤膠體之間的吸咐力>K+,所以K+容易被交換下來,從而提高K+的有效度。
如果K+的陪補離子是Na+,由於Na+與土壤膠體間的吸咐力<K+,K+不易被交換下而降低K+的有效度。
c.粘土礦物的類型
不同的粘土礦物由於晶體構造不同,吸咐陽離子的牢固程度也不同,在一定的鹽基飽和度范圍內,蒙脫石類粘土礦物吸咐的陽離子,一般位於晶層之間,吸咐比較牢固,有效度相對較低,而高嶺石類粘土礦物吸咐的陽離子一般位於晶體外表面,吸咐力弱,有效度相對較高。
2.土壤對陰離子的交換吸咐
A.土壤對陰離子的靜電吸咐(非專性吸咐)
土壤膠體雖然以帶負電荷為主,但是在某些特定條件下土壤膠體也可帶正電荷。
比如Fe,Al,氧化物在酸性條件下的解離,能帶正電荷:pH<4.8,Al2O3.3H2O→Al(OH)2++2H+.
又比如高嶺石在酸性條件下表面—OH的解出,能帶正電荷。
腐殖質分子中R—NH2的質子化能帶正電荷:
R—NH2+H+→RNH3+
這樣這些帶正電荷的土壤膠體就能通過靜電引力而吸咐陰離子,這種通過靜電引力而對陰離子產生的吸咐我們稱為土壤對陰離子的非專性吸咐,被吸咐的陰離子,可被其它的陰離子所代換,屬交換性的陰離子。
影響陰離子非專性吸咐的因素,主要有以下兩個方面:
a.陰離子的種類:一般陰離子的價數越多,吸咐力越強;在同價陰離子中,水含半徑小的離子吸咐力強。
F->草酸根>檸檬酸根>H2PO4->HCO3->H2BO3->CH3COO->SO42->Cl->NO3-
b.帶正電荷土壤膠體的種類:
一般來講帶正電荷的土壤膠體主要是Fe、 Al、 Mn的氧化物,所以含Fe、 Al、Mn的氧化物高的強酸性土壤容易產生陰離子的非專性吸咐。
B.土壤膠體對陰離子的專性吸咐
J. 影響離子交換選擇性的因素有
rightleder1.懸浮物和油脂 水中的懸浮物會堵塞樹脂孔隙,油脂會包住樹脂顆粒,它們都會使交換能力下降.
2.有機物
廢水中某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結合力很強,一旦結合就很難再生,結果降低樹脂的再生率和交換能力,例如高分子有機酸與強鹼性季胺基團的結合力就很大,難於洗脫.
3.高價金屬離子
廢水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高價金屬離廣可能導致樹脂中毒.當樹脂受鐵離子中毒時,會使樹脂的顏色變深.高價金屬離子易為樹脂吸附,再生時難於把它洗脫下來,結果會降低樹脂的交換能力.為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸液長時間浸泡.
4.pH值
離子交換樹脂是由網狀結構的高分子固體與附在母體上許多活性基團構成的不溶性高分子電解質.強酸和強鹼樹脂的活性基團的電離能力很強,交換能力基本上與pH值無關,但弱酸性樹脂在低pH值時不電離或部分電離,因此在鹼性條件下,才能得到較大地交換能力.弱鹼性樹脂在強酸性條件下才能有較大地交換能力.
5.水溫
水溫高雖可加速離子地交換擴散,但各種離子交換樹脂都有一定的允許使用溫度范圍.水溫超過允許溫度時,合使樹脂交換基團被分解破壞,從而降低樹脂的交換能力,所以溫度太高時,應進行降溫處理.
6.氧化劑
廢水中如果含有氧化劑(如Cl2,O2,H2Cr2O7)時,會使樹脂氧化分解.強鹼陰樹脂容易被氧化劑氧化,使交換基團變成非鹼性物質,可能完全喪失交換能力.氧化作用也會影響交換樹脂的母體,使樹脂加速老化,結果使交換能力下降.為了減輕氧化劑對樹脂的影響,可選用交聯度大的樹脂或加入適當的還原劑.