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. 土壤離子交換
土壤中離子的交換作用
土壤中帶負電荷膠粒吸附的陽離子與內土壤溶液中的陽離子進行容交換,稱為陽離子交換 作用。
土壤陽離子交換的特點:
• 可逆反應並能迅速達到平衡
• 陽離子交換按當量關系進行
• 不同陽離子的代換力有大小差異(離子價數、原子序數、離子運動速度、質量作用定律)
25 陽離子交換量
每千克干土中所含全部陽離子總量,稱陽離子交換量
影響因素:
(1)膠體的種類
蒙脫石>水化雲母>高嶺土;有機膠體最高
(2)溶液的pH值
pH值增加,土壤負電荷量隨之增大,交換量增大
C. 陽離子交換樹脂怎樣預處理
先要已知該離子交換樹脂是用作何用,如水處理的鈉床,氫床等方面,另一個是該陽樹脂是鈉型,還是氫型出廠,因以上問題,其預處理方式也不同…。華粼水質
D. 001×7(732)型陽離子交換樹脂鹼處理時變渾濁
不是樹脂被分來解,因為樹脂是自不溶於酸鹼的(相對低濃度下),這種現象的最大可能是水洗後殘留在樹脂層中的Ca2+、Mg2+離子,在鹼浸泡時形成了CaOH2和MgOH2沉澱。一般從正規生產企業處新購買的樹脂,不進行預處理也不要緊的,直接酸再生即可,然後用水沖至接近中性即可投入使用
E. 測定膨潤土(蒙脫石)陽離子交換容量CEC有什麼意義
膨潤土(蒙脫石)晶層中的陽離子具有可交換性能,在一定的物理—化學條件下,不僅Ca2+、Mg2+、Na+、K+等可相互交換,而且H+、多核金屬陽離子(如羥基鋁十三聚體)、有機陽離子(如二甲基雙十八烷基氯化銨)也可交換晶層間的陽離子。陽離子交換性是膨潤土(蒙脫石)的重要工藝特性,利用這一特性,可進行膨潤土的改型,由鈣基膨潤土改型為鈉基膨潤土、活性白土、鋰基膨潤土、有機膨潤土、柱撐蒙脫石等產品。 陽離子交換容量(Cation Exchange Capacity)是指PH值為7的條件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 等陽離子總量,簡稱為CEC。膨潤土礦陽離子交換容量和交換性陽離子是判斷膨潤土礦質量和劃分膨潤土礦屬型的主要依據, CEC值愈大表示其帶負電量愈大,其水化、膨脹和分散能力愈強;反之,其水化、膨脹和分散能力愈差。如北票市膨潤土陽離子交換容量CEC 為66.7mmol/100g,阜新市的膨潤土陽離子交換容量CEC 為85.55 mmol/100g,內蒙古優質膨潤土陽離子交換容量CEC為115—139 mmol/100g。
研究表明,蒙脫土的片層中間的CEC通常在60-120mmol/100G范圍內,這是一個比較適合與聚合物插層形成納米復合材料的離子交換容量。因為如果無機物的離子交換容量太高,極高的層間庫侖力使得無機物片層間作用力過大,不利於大分子鏈的插入;如果無機物的離子交換容量太低,無機物不能有效地與聚合物相互作用,不足以保證無機物與聚合物基體的相容性,同樣不能得到插層納米復合物材料。適宜的離子交換容量、優良的力學性能使得蒙脫土成為制備PLS納米復合材料的首選礦物。CEC值和膨潤土(蒙脫石)的內表面積與蒙脫石含量呈正相關關系,用陽離子交換容量CEC 為100mmol/100g的膨潤土和 用陽離子交換容量CEC 為61mmol/100g的膨潤土製備插層納米復合物材料,盡管層間距相差不大(d001=1.98和1.91nm),但比表面(421.5和127.2m2。g-1)和吸氨量(318.3和80.7mg。g-1)卻有較大的差別. 與原料土的比表面(76.0和90.5m2。g-1)及吸氨量(49.2和62.1mg。g-1)相比,分別增加5.5和1.4倍及6.5和1.3倍,比表面和吸氨量的增加倍數有一定的對應關系. 這說明層電荷密度主要影響材料的表面性質. 由於層間距(d001)的變化主要取決於交聯劑的大小, 因而不同層電荷密度對於採用同種的交聯劑制備材料的層間距影響不大。
測定CEC的方法很多,如定氮蒸鎦法、醋酸銨法、氯化銨-醋酸鈉法、氯化銨-無水乙醇法、氯化銨-氨水法、氯化鋇-硫酸法等。目前,膨潤土CEC測定是依據國標JC/T 593—1995(膨潤土試驗方法)。具體方法如下:
(1)方法提要
用含指示陽離子NH4+的提取劑處理膨潤土礦試樣,將試樣中可交換性陽離子全部置換進入提取液中,並使試樣飽和吸附指示陽離子轉化成銨基上。將銨基土和提取液分離,測定提取液中的鉀、鈉、鈣及鎂等離子,則為相應的交換性陽離子量。
(2)主要試劑和材料
a. 離心機:測量范圍為0~400r/min;
b. 磁力攪拌器:測量范圍為50~2 400r/min』
c. 鉀、鈉、鈣、鎂混合標准溶液〔c(0.01Na+、0.005Ca2+、0.005Mg2+、0.002K+)〕稱取0.5004g碳酸鈣(基準試劑),0.201 5g氧化鎂(基準試劑),0.5844g氯化鈉(高純試劑)和0.1491g氯化鉀(高純試劑)於250mL燒杯中,加水後以少量稀鹽酸使之溶解(小心防止跳濺)。加熱煮沸趕盡二氧化碳,冷卻。將溶液移入1 000mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,移於乾燥塑料瓶中保存;
d. 交換液:稱取28.6g氯化銨置於250mL水中,加入600mL無水乙醇,搖勻,用1+1氨水調節pH為8.2,用水稀釋至1L,即為0.5mol/L氯化銨-60%乙醇溶液。
e. EDTA標准溶液〔c(0.01EDTA)〕:取3.72g乙二胺四乙酸二鈉,溶解於1 000mL水中。
標定:吸取10mL0.01mol/L氯化鈣(基準試劑)標准溶液於100mL燒杯中,用水稀釋至40~50mL左右。加入5mL4mol/L氫氧化鈉溶液,使pH≈12~13,加少許酸性鉻藍K-萘酚綠B混合指示劑,用EDTA溶液滴至純藍色為終點。
c1= c2·V3/ V4
式中:
c1——EDTA標准溶液的實際濃度,mol/L;
c2——氯化鈣標准溶液的濃度,mol/L;
V3——氯化鈣標准溶液的體積,mL;
V4——滴定時消耗EDTA標准溶液的體積,mL。
f. 洗滌液:50%乙醇,95%乙醇。
(3)試驗步驟
稱取在115~110℃下烘乾的試樣1.000g,置於100mL離心管中。加入20mL50%乙醇,在磁力攪拌器上攪拌3~5min取下,離心(轉速為300r/min左右),棄去管內清液,再在離心管內加入50mL交換液,在磁力攪拌器上攪拌30min後取下,離心,清液收集到100mL容量瓶中。將殘渣和離心管內壁用95%乙醇洗滌(約20mL),經攪拌離心後,清液合並於上述100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,待測。殘渣棄去。
交換性鈣、鎂的測定,取上述母液25mL,置於150mL燒杯中,加水稀釋至約50mL,加1mL1+1三乙醇胺和3~4mL4mol/L氫氧化鈉,再加少許酸性鉻藍K-萘酚綠B混合指示劑,用0.01mol/LEDTA標准溶液滴定至純藍色,記下讀數V5,然手用1+1鹽酸中和pH為7,再加氨水-氯化銨緩沖溶液(pH=10),再用0.01mol/LEDTA標准溶液滴至純藍色記下讀數V6。
交換性鉀、鈉的測定:取25mL母液於100mL燒杯中,加入2~3滴1+1鹽酸,低溫蒸干。加入1mL1+1鹽酸及15~20mL水,微熱溶解可溶性鹽,冷卻後溶液移入100mL容量瓶中,以水稀釋至刻度、搖勻,在火焰光度計上測定鉀、鈉。標准曲線的繪制:分取0、3、6、9、12、15mL鉀、鈉、鈣、鎂混合標准溶液於100mL容量瓶中,加入2mL1+1鹽酸,用水稀釋至刻度、搖勻。在與試樣同一條件下測量鉀、鈉的讀數,並繪制標准曲線(此標准系列分別相當於每100g樣中含有0、170、345、520、690、860mg的交換性鈉和0、60、120、175、240、295mg的交換性鉀。
(4)結果計算
鈣、鎂的含量按下式計算:
交換性鈣g/100g= (40c5V5)/(2.5m3)
交換性鎂g/100g=[ 24c5(V6-V5)]/ (2.5m3)
式中:
c5—EDTA標准溶液的實際摩爾濃度mol/L;
V6、V5—滴定時耗用EDTA標准溶液的毫升數,mL;
m3——試樣質量,g。
鉀、鈉的含量按(10)式計算:
交換性鉀(g/100g)= Kmg /(2.5m3)
交換性鈉(g/100g)= Namg/(2.5m3)
式中:
Kmg,Namg—由標准曲線上查得的鉀鈉的毫克數;
m3——試樣質量,g。
F. 試述土壤中陽離子交換與吸附作用對污染物的遷移轉化的影響
陽離子交換使土壤比較重要的性質之一,使土壤本身的特有屬性,主要原因就是土壤膠體的負電特性,其電荷分為可變電荷和固定電荷,當pH較低時(到達等電點時),整個性質就會發生變化。陽離子交換,顧名思義,負電荷的土壤膠體表面吸附有一些可交換態的陽離子如K、Mg、Ca等,當污染物特別是重金屬類物質與土壤接觸時,由於其於土壤膠體表面基團具有更強的結合能力,從而取代部分正電性基團,但是陽離子交換過程並不穩定,屬於靜電作用,因此自身並不穩定,如上述內容所說,易受pH影響,低pH條件下容易被淋洗。同時由於其具有很強的水溶性,因此生物有效性較高,容易被動植物吸收而貯藏在體內,是土壤化學反應較為活躍的一部分,受土壤環境影響較大。
吸附作用是一種泛稱,涉及內容較多,分配、離子交換、絡合等都包括在內,以有機質吸附為例,土壤環境中存在很多的有機污染物如農葯(有機氯、有機磷)、PAH、PCBs等,通過分配作用,這些污染物易與土壤中的腐殖質、植物殘體、黑炭等結合,這一過程既可以促進有機污染物的分解,也可以抑制該過程。例如一些污染物進入當碳粒內部,從而抑制微生物的降解,也就限制了污染物的降解,但是也有一部分可能絡合在碳顆粒表面,碳粒表層有較大的比表面積,提供了大量的微生物附著位點,為其降解提供了條件,本身也可以當做電子受體。
這一問題應因具體環境而異,因污染物性質變化而異,環境是復雜的體系,具體結果如何完全看如何讀復雜過程進行解讀,現在很多過程還是無法解釋清楚的,我們目前位置更多的是控制條件,找出影響因素,因此並不是雖有條件都適用的。
G. 測定土壤陽離子交換量容量有哪些方法
聯合國抄糧農組織規定用於土壤分類襲的土壤分析中使用經典的中性乙酸銨法或乙酸鈉法。中性乙酸銨法也是我國土壤和農化實驗室所採用的常規分析方法,適於酸性和中性土壤。最近的土壤化學研究表明,對於熱帶和亞熱帶的酸性、微酸性土壤,常規方法由於浸提液pH值和離子強度太高,與實際情況相差較大,所得結果較實際情況偏高很多。新方法是將土壤用BaCl2
飽和,然後用相當於土壤溶液中離子強度那樣濃度的BaCl2溶液平衡土壤,繼而用MgSO4交換Ba測定酸性土壤陽離子交換量。
石灰性土壤陽離子交換量的測定方法有NH4Cl–NH4OAc法、Ca(OAc)2法和NaOAc法。目前應用的較多、而且認為較好的是NH4Cl–NH4OAc法,其測定結果准確、穩定、重現性好。NaOAc法是目前國內廣泛應用於石灰性土壤和鹽鹼土壤交換量測定的常規方法。
H. 土壤陽離子交換作用有哪些特點
土壤陽離子抄交換量是襲隨著土壤在風化過程中形成,一些礦物和有機質被分解成極細小的顆粒。化學變化使得這些顆粒進一步縮小,肉眼便看不見。這些最細小的顆粒叫做「膠體」。每一膠體帶凈負電荷。電荷是在其形成過程中產生的。它能夠吸引保持帶正電的顆粒 ,就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。陽離子是帶正電荷的養分離子,如鈣(Ca)、鎂(Mg)、鉀(K)、鈉(Na)、氫(H)和銨(NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。這些帶負電的顆粒(粘粒)吸引、保持並釋放帶正電的養分顆粒(陽離子) 。有機質顆粒也帶有負電荷,吸引帶正電荷的陽離子。砂粒不起作用。
土壤保持和交換陽離子的能力用陽離子交換量(CEC)來表示,可作為評價土壤保肥能力的指標。陽離子交換量是土壤緩沖性能的主要來源,是改良土壤和合理施肥的重要依據。
I. 陽離子交換量的試驗步驟
取4隻100 mL離心管,分別稱出其重量(准確至0.0001 g,下同)。在其中2隻加入專1.0 g污灌區表層屬風干土壤樣品,其餘2隻加入1.0 g深層風干土壤樣品,並作標記。向各管中加入20 mL氯化鋇溶液,用玻棒攪拌4 min後,以3000r/min轉速離心至下層土樣緊實為止。棄去上清液,再加20 mL氯化鋇溶液,重復上述操作。
在各離心管內加20 mL蒸餾水,用玻棒攪拌1 min後,離心沉降,棄去上清液。稱出離心管連同土樣的重量。移取25.00 mL 0.1 mol/L硫酸溶液至各離心管中,攪拌10 min後,放置20 min,離心沉降,將上清液分別倒入4隻試管中。再從各試管中分別移取10.00 mL上清液至4隻100 mL錐形瓶中。同時,分別移取10.00 mL 0.1 mol/L硫酸溶液至另外2隻錐形瓶中。在這6隻錐形瓶中分別加入10 mL蒸餾水、1滴酚酞指示劑,用標准氫氧化鈉滴定,溶液轉為紅色並數分鍾不褪色為終點。
J. 陽離子交換作用的特徵地理變化趨勢及產生原因
摘要 陽離子交換量是隨著土壤在風化過程中形成,一些礦物和有機質被分解成極細小的顆粒。化學變化使得這些顆粒進一步縮小,肉眼便看不見。這些最細小的顆粒叫做「膠體」。每一膠體帶凈負電荷。電荷是在其形成過程中產生的。它能夠吸引保持帶正電的顆粒 ,就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。陽離子是帶正電荷的養分離子,如鈣(Ca)、鎂(Mg)、鉀(K)、鈉(Na)、氫(H)和銨(NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。這些帶負電的顆粒(粘粒)吸引、保持並釋放帶正電的養分顆粒(陽離子) 。有機質顆粒也帶有負電荷,吸引帶正電荷的陽離子。砂粒不起作用。