氯化钡法测定阳离子交换量

1. 土壤化学指标

一、土壤酸碱度(pH值)

土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大，我国西北、北方不少土壤pH值大，南方红壤pH值小。因此可以种植和土壤酸碱度相适应的作物和植物。如红壤地区可种植喜酸的茶树，而苜蓿的抗碱能力强等。土壤酸碱度对养分的有效性影响也很大，如中性土壤中磷的有效性大；碱性土壤中微量元素(锰、铜、锌等)有效性差。在农业生产中应该注意土壤的酸碱度，积极采取措施，加以调节。

1.电位法

土壤实验室基本上都采用电位法测定土壤pH值，电位法有准确、快速、方便等优点。其基本原理是：用pH计测定土壤悬浊液的pH值时，由于玻璃电极内外溶液H^＋离子活度的不同产生电位差。

2.比色法

取土壤少许(约黄豆大)，弄碎后放在白磁盘中，滴入土壤混合指示剂数滴，到土壤全部湿润，并有少量剩余。震荡磁盘，使指示剂与土壤充分作用，静置1min，和标准比色卡比色，即得出土壤的酸碱度。

3.原位酸碱度传感器法

土壤原位pH测定仪可直接埋入土壤测试，直接读数，非常方便，在指导农业科研及农业生产中起到了非常重要的作用。

二、土壤氧化还原电位(Eh)

土壤氧化还原电位是以电位反映土壤溶液中氧化还原状况的一项指标，用Eh表示，单位为mV。

土壤氧化还原电位的高低，取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质的相对浓度，一般采用铂电极和饱和甘汞电极电位差法进行测定。影响土壤氧化还原电位的主要因素有：①土壤通气性；②土壤水分状况；③植物根系的代谢作用；④土壤中易分解的有机质含量。

旱地土壤的正常Eh为200～750mV，若Eh﹥750mV，则土壤完全处于氧化状态，有机质消耗过快，有些养料由此丧失有效性，应灌水适当降低Eh。若Eh﹤200mV，则表明土壤水分过多，通气不良，应排水或松土以提高其Eh值。

水田土壤Eh变动较大，在淹水期间Eh值可低至-150mV，甚至更低；在排水晒田期间，土壤通气性改善，Eh值可增至500mV以上。一般地说，稻田适宜的Eh值在200～400mV之间，若Eh经常在180mV以下或低于100mV，则水稻分蘖或生长发育受阻。若长期处于-100mV以下，水稻会严重受害甚至死亡，此时应及时排水晒田以提高其Eh值。

1.二电极法

测定氧化还原电位的常用方法是铂电极直接测定法，方法是基于铂电极本身难以腐蚀、溶解，可作为一种电子传导体。当铂电极与介质(土壤、水)接触时，土壤或水中的可溶性氧化剂或还原剂，将从铂电极上接受电子或给予电子，直至在铂电极上建立起一个平衡电位，即该体系的氧化还原电位。由于单个电极电位是无法测得的，故须与另一个电极电位固定的参比电极(饱和甘汞电极)构成电池，用电位计测量电池电动势，然后计算出铂电极上建立的平衡电位，即氧化还原电位Eh值。

2.去极化测定仪法

对复杂的介质，可采用去极化法测定氧化还原电位。可以在较短时间内得到较为精确的结果，用去极化法测得的平衡Eh值，与直接电位法平衡48h后测得的稳定Eh值，差数一般﹤10mV。所以去极化法能缩短测定时间，并有较高的测定精度。

将铂电极接到极化电压的正端(极化电压为600mV或750mV)，以银-氯化银电极作为辅助电极，接到电源的负端，阳极极化10 s以上(自由选择)。接着切断极化电源，进行去极，时间在20 s以上(视极化曲线而定)，在去极化后监测铂电极的电位(对甘汞电极)，对于大多数的测试样品，电极电位E(mV)和去极化时间的对数log t间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化和监测电位。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。

三、土壤阳离子交换量(CEC)

CEC的大小，基本上代表了土壤可能保持的养分数量，即保肥性的高低。阳离子交换量的大小，可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据。

1.乙酸铵交换法

适用于酸性与中性土壤阳离子交换量的测定。原理：用1mol/L乙酸铵溶液(pH7.0)反复处理土壤，使土壤成为铵离子饱和土。过量的乙酸铵用95%乙醇洗去，然后加氧化镁，用定氮蒸馏方法进行蒸馏，蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收，然后用盐酸标准溶液滴定，根据铵离子的量计算土壤阳离子交换量。

2.EDTA——铵盐法

铵盐法不仅适用于中性、酸性土壤，并且适用于石灰性土壤阳离子交换量的测定。采用0.005mol/L EDTA与1mol/L的醋酸铵混合液作为交换剂，在适宜的pH条件下(酸性土壤pH7.0，石灰性土壤pH8.5)，这种交换配合剂可以与2价钙离子、镁离子和3价铁离子、铝离子进行交换，并在瞬间即形成电离度极小而稳定性较大的配合物，不会破坏土壤胶体，加快了2价以上金属离子的交换速度。同时由于醋酸缓冲剂的存在，对于交换性氢和1价金属离子也能交换完全，形成铵质土，再用95%酒精洗去过剩的铵盐，用蒸馏法测定交换量。对于酸性土壤的交换液，同时可以用作为交换性盐基组成的待测液用。

3.氯化钡-硫酸强迫交换法

土壤中存在的各种阳离子可被氯化钡(BaCl₂)水溶液中的阳离子(Ba^2＋)等价交换。土壤用BaCl₂溶液处理，使之和Ba^2＋饱和，洗去剩余的BaCl₂溶液后，再用强电解质硫酸溶液把交换到土壤中的Ba^2＋交换下来，由于形成了硫酸钡(BaSO₄)沉淀，而且氢离子(H^＋)的交换吸附能力很强，使交换反应基本趋于完全。这样可以通过计算消耗硫酸的量，计算出阳离子交换量。

四、土壤碱化度(ESP)

土壤的碱化度是用Na^＋的饱和度来表示，它是指土壤胶体上吸附的交换性Na^＋占阳离子交换量的百分率。当碱化度达到一定程度时，土壤的理化性质会发生一系列的变化，土壤呈极强的碱性反应pH﹥8.5甚至超过10.0，且土粒分散、湿时泥泞、不透气、不透水、干时硬结、耕性极差，土壤理化性质所发生的这一系列变化称为碱化作用。碱化度是盐碱土分类、利用、改良的重要指标。一般把碱化度﹥20%定为碱土，5%～20%定为碱化土(15%～20%为强碱化土，10%～15%为中度碱化土，5%～10%为轻度碱化土)。

计算公式：

碱化度＝(交换性钠/阳离子交换量)× 100%

式中：交换性钠[cmol(Na^＋)/kg]用乙酸铵-氢氧化钠铵交换-火焰光度法测得；阳离子交换量[cmol(＋)/kg]用氯化铵-乙酸铵交换法测得。

五、土壤水溶性全盐量(易溶盐)

土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性，是限制作物生长的障碍因素。我国的盐碱土分布广，面积大，类型多。在干旱、半干旱地区盐渍化土壤，以水溶性的氯化物和硫酸盐为主。滨海地区由于受海水浸渍，生成滨海盐土，所含盐分以氯化物为主。在我国南方(福建、广东、广西等省区)沿海还分布着一种反酸盐土。盐土中含有大量水溶性盐类，影响作物生长，同一浓度的不同盐分危害作物的程度也不一样。盐分中以碳酸钠的危害最大，增加土壤碱度和恶化土壤物理性质，使作物受害。其次是氯化物，氯化物又以MgCl₂的毒害作用较大，另外，氯离子和钠离子的作用也不一样。

土壤(及地下水)中水溶性盐的分析，是研究盐渍土盐分动态的重要方法之一，对于了解盐分对种子发芽和作物生长的影响以及拟订改良措施都是十分必要的。

1.电导法

土壤中的水溶性盐是强电介质，其水溶液具有导电作用，导电能力的强弱可用电导率表示。在一定浓度范围内，溶液的含盐量与电导率呈正相关，含盐量愈高，溶液的渗透压愈大，电导率也愈大。土壤水浸出液的电导率用电导仪测定，直接用电导率数值表示土壤的含盐量。

2.质量法

吸取一定量的土壤浸出液放在瓷蒸发皿中，在水浴上蒸干，用过氧化氢(H₂O₂)氧化有机质，然后在105～110℃烘箱中烘干，称重，即得烘干残渣质量。

六、土壤养分元素

土壤养分元素是指由土壤提供的植物生长所必需的营养元素，能被植物直接或者转化后吸收。土壤养分可大致分为大量元素、中量元素和微量元素，包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、硼(B)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、铜(Cu)和氯(Cl)等13种。在自然土壤中，土壤养分主要来源于土壤矿物质和土壤有机质，其次是大气降水、坡渗水和地下水。在耕作土壤中，还来源于施肥和灌溉。

根据在土壤中存在的化学形态，土壤养分的形态分为：①水溶态养分，土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物；②代换态养分，水溶态养分的来源之一；③矿物态养分，大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的(对植物有效)；④有机态养分，矿质化过程的难易强度不同。

根据植物对营养元素吸收利用的难易程度，土壤养分又分为速效性养分和迟效性养分。一般来说，速效养分仅占很少部分，不足全量的1%。应该注意的是速效养分和迟效养分的划分是相对的，两者是处于动态平衡之中。

土壤养分的总储量中，有很小一部分能为当季作物根系迅速吸收同化的养分，称速效性养分；其余绝大部分必须经过生物的或化学的转化作用方能为植物所吸收的养分，称迟效性养分。一般而言，土壤有效养分含量约占土壤养分总储量的百分之几至千分之几或更少。故在农业生产中，作物经常出现因某些有效养分供应不足而发生缺素症的现象。

1.全氮测定法

(1)开氏定氮法。土壤、植株和其他有机体中全氮的测定通常都采用开氏消煮法，用硫酸钾-硫酸铜-硒粉做加速剂。此法虽然消煮时间长，但控制好加速剂的用量，不易导致氮素损失，消化程度容易掌握，测定结果稳定，准确度较高，适用于常规分析。

土壤中的含氮有机化合物在加速剂的参与下，经浓硫酸消煮分解，有机氮转化为铵态氮，碱化后把氨蒸馏出来，用硼酸吸收，标准酸滴定，求出全氮含量。硫酸钾起提高硫酸溶液沸点的作用，硫酸铜起催化剂作用，加速有机氮的转化，硒粉是一种高效催化剂，用量不宜过多，否则会引起氮素损失。

(2)半微量开氏法。样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机化合物，经过复杂的高温分解反应，转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出土壤全氮含量(不包括全部硝态氮)。

包括硝态和亚硝态氮的全氮测定，在样品消煮前，需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后，再用还原铁粉使全部硝态氮还原，转化为铵态氮。

2.全磷硫酸-高氯酸消煮测定法

在高温条件下，土壤中含磷矿物及有机磷化合物与高沸点的硫酸和强氧化剂高氯酸作用，使之完全分解，全部转化为正磷酸盐而进入溶液，然后用钼锑抗比色法测定。

3.全钾测定法

土壤中的有机物先用硝酸和高氯酸加热氧化，然后用氢氟酸分解硅酸盐等矿物，硅与氟形成四氟化硅逸去。继续加热至剩余的酸被赶尽，使矿质元素变成金属氧化物或盐类。用盐酸溶液溶解残渣，使钾转变为钾离子。经适当稀释后用火焰光度法或原子吸收分光光度法测定溶液中的钾离子浓度，再换算为土壤全钾含量。

4.碱解氮测定法

土壤水解性氮或称碱解氮包括无机态氮(铵态氮、硝态氮)及易水解的有机态氮(氨基酸、酰铵和易水解蛋白质)。用碱液处理土壤时，易水解的有机氮及铵态氮转化为氨，硝态氮则先经硫酸亚铁转化为铵。以硼酸吸收氨，再用标准酸滴定，计算水解性氮含量。

5.速效磷测定法

(1)碳酸氢钠法。石灰性土壤由于存在大量的游离碳酸钙，不能用酸溶液来提取速效磷，可用碳酸盐的碱溶液。由于碳酸根的同离子效应，碳酸盐的碱溶液降低了碳酸钙的溶解度，也就降低了溶液中钙的浓度，这样就有利于磷酸钙盐的提取。同时由于碳酸盐的碱溶液也降低了铝和铁离子的活性，有利于磷酸铝和磷酸铁的提取。此外，碳酸氢钠碱溶液中存在着OH^-，

，

等阴离子有利于吸附态磷的交换，因此，碳酸氢钠不仅适用于石灰性土壤，也适用于中性和酸性土壤中速效磷的提取。待测液用钼锑抗混合显色剂在常温下进行还原，使黄色的锑磷钼杂多酸还原成为磷钼蓝进行比色。

(2)钼锑抗比色法。酸性土壤中的磷主要是以Fe—P、Al—P的形态存在，利用氟离子在酸性溶液中有配合Fe^3＋，Al^3＋的能力，可使这类土壤中比较活性的磷酸铁铝盐被陆续活化释放，同时由于H^＋的作用，也能溶解出部分活性较大的Ca—P，然后用钼锑抗比色法进行测定。

6.速效钾测定法

用1mol/L NH₄OAc浸提土壤，可将胶体表面吸附的钾离子全部浸提出来，而与黏土矿物晶格固定的钾截然分开。

7.有机质重铬酸钾容量测定法

在加热的条件下，用过量的重铬酸钾-硫酸(K₂Cr₂O₇-H₂SO₄)溶液，来氧化土壤有机质中的碳，

等被还原成Cr^＋3，剩余的重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)用硫酸亚铁(FeSO₄)标准溶液滴定，根据消耗的重铬酸钾量计算出有机碳量，再乘以常数1.724，即为土壤有机质量。

七、土壤重金属

土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农药、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物子实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中硝化、氨化细菌活动，影响氮素供应。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤的污染。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难降解的重金属进入土壤，加之矿石加工后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统，造成严重的土壤重金属污染。

1.原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素，是由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，通过测定辐射光强度减弱的程度，求出供试品中待测元素的含量。原子吸收一般遵循分光光度法的吸收定律，通常借比较对照品溶液和供试品溶液的吸光度，求得供试品中待测元素的含量。所用仪器为原子吸收分光光度计，它由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、自动进样系统和检测系统等组成。

2.X射线荧光光谱(XRF)法

XRF法是介于原子发射光谱(AES)和原子吸收光谱(AAS)之间的光谱分析技术。它的基本原理是基态原子(一般蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。该方法可定量分析测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度。原子荧光的波长在紫外、可见光区。气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层电子从基态或低能态跃迁到高能态，经10～8 s，又跃迁至基态或低能态，同时发射出荧光。若原子荧光的波长与吸收波长相同，称为共振荧光；若不同，则称为非共振荧光。共振荧光强度大，分析中应用最多。在一定条件下，共振荧光强度与样品中某元素浓度成正比。该法的优点是灵敏度高，谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3～5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳。主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。

3.电感耦合等离子光谱(ICP)法

高频振荡器发生的高频电流，经过耦合系统连接在位于等离子体发生管上端，铜制内部用水冷却的管状线圈上。石英制成的等离子体发生管内有3个同轴氢气流经通道。冷却气(Ar)通过外部及中间的通道，环绕等离子体起稳定等离子体炬及冷却石英管壁，防止管壁受热熔化的作用。工作气体(Ar)则由中部的石英管道引入，开始工作时启动高压放电装置让工作气体发生电离，被电离的气体经过环绕石英管顶部的高频感应圈时，线圈产生的巨大热能和交变磁场，使电离气体的电子、离子和处于基态的氖原子发生反复猛烈的碰撞，各种粒子的高速运动，导致气体完全电离形成一个类似线圈状的等离子体炬区面，此处温度高达6000～10 000℃。样品经处理制成溶液后，由超雾化装置变成全溶胶由底部导入管内，经轴心的石英管从喷嘴喷入等离子体炬内。样品气溶胶进入等离子体焰时，绝大部分立即分解成激发态的原子、离子状态。当这些激发态的粒子回收到稳定的基态时要放出一定的能量(表现为一定波长的光谱)，测定每种元素特有的谱线和强度，和标准溶液相比，就可以知道样品中所含元素的种类和含量。

发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态，便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。ICP-AES仪器，不论是多道直读还是单道扫描仪器，均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素(30～50个，甚至更多)。已有文献报道的分析元素可达78个，即除He，Ne，Ar，Kr，Xe惰性气体外，自然界存在的所有元素，都已有用ICP-AES法测定的报告。

2. 氯化钡法基本原理是什么

本法主要是用于测定能形成悬浮体的沉淀物质，例如微量磷、硫、氯和钙等的测定，生物碱沉淀试剂形成的混浊也可用此法测定。这是根据悬浮体的透射光或散射光的强度以测定物质组分含量的一种分析方法。当光线通过一混浊溶液时，因悬浮体选择地吸收了一部分光能，并且悬浮体向各个方面散射了另一部分光线，减弱了透过光线的强度。测量和比较透过悬浮体的光强度以决定其浓度的方法叫做比浊测定法。

3. 双指示剂法和氯化钡法测定混合碱，相比较，哪种方法更好为什么

双指示剂法比较简便，但由于碳酸钠被滴定至碳酸氢钠这步终点不明显，误差较大；
氯化钡法要比双指示剂法多几步操作，比较麻烦，但较准确。
二者各有利弊，这看操作者的意图选择了。

4. 测定土壤阳离子交换量的方法有哪些

土壤阳离子交换量的测定受多种因素的影响，如交换剂的性质、盐溶液浓度和pH、淋洗方法等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠的结果。联合国粮农组织规定用于土壤分类的土壤分析中使用经典的中性乙酸铵法或乙酸钠法。

新方法是将土壤用BaCl2 饱和，然后用相当于土壤溶液中离子强度那样浓度的BaCl2溶液平衡土壤，继而用MgSO4交换Ba测定酸性土壤阳离子交换量。

蒸馏法测定铵离子的量并换算为土壤阳离子交换量。此法的优点是交换液中可同时测定各种交换性盐基离子。石灰性土壤用氯化铵-乙酸铵作交换剂，盐碱土用乙酸钠作交换剂进行测定。不同的交换剂与测定操作对实验结果影响较大，报告实验结果时应标出。

(4)氯化钡法测定阳离子交换量扩展阅读：

石灰性土壤阳离子交换量的测定方法有NH4Cl–NH4OAc法、Ca(OAc)2法和NaOAc法。目前应用的较多、而且认为较好的是NH4Cl–NH4OAc法，其测定结果准确、稳定、重现性好。NaOAc法是目前国广泛应用于石灰性土壤和盐碱土壤交换量测定的常规方法。

土壤阳离子交换量测定：土壤阳离子交换量（CEc是指土壤胶体所能吸附的各种阳离子）的总量。酸性、中性土壤多用传统的乙酸铵交换法测定，使用乙酸铵溶液反复处理土壤，使土壤成为铵离子饱和土；用乙醇洗去多余的乙酸铵后。

5. 试说明用氯化钡沉淀方法测定氢氧化钠和碳酸钠百分含量计算式的原理

先测量混合物的质量，再将氢氧化钠和碳酸钠混合物溶于水中形成混合溶液，溶液中有钠离子、氢氧根离子和碳酸根离子。氯化钡溶液加入后，钡离子和溶液中的碳酸根离子结合生成沉淀物碳酸钡。最终测量析出的沉淀的质量，可以知道碳酸根的量，也就知道碳酸钠的质量。

6. 用氯化钡法测定混合碱(NaOH和碳酸钠)，为什么用酚酞做指示剂

强酸强碱中和滴定，建议用酚酞做指示剂。这是由指示剂的变色范围和灵敏度决定的。

7. 阳离子交换量的试验步骤

取4只100 mL离心管，分别称出其重量（准确至0.0001 g,下同）。在其中2只加入专1.0 g污灌区表层属风干土壤样品，其余2只加入1.0 g深层风干土壤样品，并作标记。向各管中加入20 mL氯化钡溶液，用玻棒搅拌4 min后，以3000r/min转速离心至下层土样紧实为止。弃去上清液，再加20 mL氯化钡溶液，重复上述操作。
在各离心管内加20 mL蒸馏水，用玻棒搅拌1 min后，离心沉降，弃去上清液。称出离心管连同土样的重量。移取25.00 mL 0.1 mol/L硫酸溶液至各离心管中，搅拌10 min后，放置20 min，离心沉降，将上清液分别倒入4只试管中。再从各试管中分别移取10.00 mL上清液至4只100 mL锥形瓶中。同时，分别移取10.00 mL 0.1 mol/L硫酸溶液至另外2只锥形瓶中。在这6只锥形瓶中分别加入10 mL蒸馏水、1滴酚酞指示剂，用标准氢氧化钠滴定，溶液转为红色并数分钟不褪色为终点。

8. 土的用途

膨 润 土

一、矿产名称

膨润土（ Bentonite），又称斑脱岩、膨土岩等，是以蒙脱石为主要成分的粘土岩—蒙脱石粘土岩。

二、矿床类型及其分布

1．矿床的成因类型

膨润土矿的成因分为火山岩型矿床、火山岩—沉积型矿床、沉积矿床、侵入岩型矿床。火山岩型矿床实例有辽宁黑山、吉林九台、浙江仇山、河南信阳、山东涌泉庄等；火山岩—沉积岩型矿床实例有浙江平山、安徽新潭、内蒙高庙子等；沉积矿床实例如广西宁明、甘肃红泉、四川三台等；侵入岩型矿床如江苏平桥、湖南金沙洲等。

2．矿床的工业类型

膨润土的目的矿物是蒙脱石（Montmorillonite）亦称微晶高岭石或胶岭石，是含少量碱及碱土金属的含水铝硅酸盐矿物，其化学通式为：

Nax(H2O)4{（Al2-xMgX）[Si4O10](OH)2}

ENa++EK+

ECa2++EMg2+

根据蒙脱石层间可交换阳离子种类、含量将膨润土划分为钠基膨润土（碱性土）、钙基膨润土（碱土性土）和天然漂白土（酸性土）三种。其中钙基膨润土包括钙钠基、钙镁基等膨润土。钙基膨润土和钠基膨润土这二种工业类型是根据矿石的碱性系数划分的。碱性系数（ ）大于或等于1的为钠基膨润土矿，小于1的为钙基膨润土矿，天然漂白土则是以交换阳离子为H+、Al 3+确定的。

3．矿产的分布情况

世界膨润土资源丰富，分布甚广。世界膨润土总储量约为25亿吨，其中美国、原苏联和中国的储量占世界储量的3/4，其次是意大利、希腊、澳大利亚和德国。钙基膨润土约占70~80%，钠基膨润土储量不足5亿吨。因此，世界膨润土资源虽然十分丰富，但用量最大的优质钠基膨润土却十分短缺。

我国膨润土90%为钙基膨润土。膨润土矿产遍布全国23个省，大型矿床20多个。大多数矿床集中在东北三省及东部沿海各省，以及新疆、四川、甘肃、河南、广西等省。主要矿区有：辽宁黑山矿、浙江临安矿、浙江仇山矿、四川三台、甘肃酒泉、吉林双阳、福建连城、吉林九台、山东潍县涌泉、河南信阳、河北张家口和宣化、新疆托克逊矿等。

三、矿床的主要工业指标

膨润土矿石质量的一般工业要求以矿石中蒙脱石含量来衡量：

边界品位：≥ 40%；

工业平均品位：≥50%。

蒙脱石含量一般是用吸蓝量换算，即：

M=B/K ´100

式中M-膨润土矿石中蒙脱石相对含量，%；

B-吸蓝量，毫克当量/100克样；

K-换算系数，150。

可采厚度：1~2m；

夹石剔除厚度：≥1m。

矿石储量>5000万吨的为大型矿床，中型矿床为500~5000万吨，<500万吨的为小型矿床。膨润土矿石的测试分基本性能测试和工艺性能测试。基本性能测试项目包括：吸蓝量、阳离子交换总量及分量、胶质价、膨胀容、PH值等。工艺性能测试项目是按其用途确定的，常见的测试项目有：

机械制造 湿压强度、干压强度、热湿拉强度、透气性；

冶金球团 抗压强度、落下次数、爆裂温度、2小时和24小时吸水率；

钻井泥浆 造浆率、失水率、粘度计读数、视粘度、塑性粘度、动切力、湿筛分析等；

石油化工 脱色力、比表面积、游离酸、活性度、水分、粒度等。

具体指标见六、产品质量标准。

四、矿石性质

1．矿石的矿物组成

根据矿石的矿物组合及其结构构造，将膨润土矿石划分成为粘土状、粉砂状、砂状、角砾状等类型，见表1。

表1 膨润土矿石的矿物组成

矿石类型
粘土状膨润土
粉砂状膨润土
砂状膨润土
含“砾”膨润土
角砾状膨润土

颜色
青灰色夹紫红色
青灰色或砖红色
砖红色
青灰或砖红色
杂色，以青灰色为主

结构
变余晶屑凝灰结构，变余沉凝灰结构
变余凝灰结构，变余粉砂状沉凝灰结构
变余凝灰结构粉砂-细砂结构
变余沉火山角砾结构，变余火山角砾结构
角砾沉凝灰结构

组成
主要：蒙脱石，玻屑

次要：

晶屑：石英

长石

斜发沸石

15~30%

陆源碎屑

20~25%
主要：蒙脱石

次要：

岩屑：硅质岩

凝灰岩

熔结凝

灰岩

安山岩

霏细岩

晶屑：石英、斜长石、黑云母

玻屑

陆源碎屑：

粉砂、砂、泥
主要：蒙脱石、斜发沸石30~50%

次要：

岩屑：硅质岩、凝灰岩、安山岩5~20%

晶屑：10~20%

陆源碎屑：

黄铁矿、方解石
主要：蒙脱石火 山岩角砾

次要：

砾石-硅质岩

晶屑：石英

斜发沸石<10%，石英，火山岩，“砾”少量
主要：蒙脱石

玻屑

次要：

岩屑：

熔结凝灰岩

凝灰岩

斜发沸石少量

陆源碎屑>10%

2．目的矿物的矿物特征

膨润土矿的目的矿物蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸矿物。晶体结构特点是二层硅氧四面体晶片与其间的铝氧八面体晶片相结合形成晶层，构成2：1型结构。晶层具有水分子和可交换性阳离子，见图1。八面体空隙中的阳离子为Al3+离子，剩下两个空位，为二八面体型。蒙脱石晶体化学特点是类质同象种类多，使之化学成分复杂，变化大。八面体空隙中的Al3+常被低价的Mg2+、Fe2+置换；四面体空隙中的Si4+被Al3+置换，由于低价阳离子替代高价阳离子，使结构层产生多余的负电价。为了保持电中性，在结构层之间，除水分子外，存在较大半径的阳离子Na1+、Ca2+、Mg2+等。这些阳离子是可交换的，使蒙脱石族矿物具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列很有价值的特性。

（图1待扫描）

图1 蒙脱石的晶体结构

五、工艺特性及主要用途

由蒙脱石的晶体化学和晶体结构决定了膨润土具有以下工艺特性，这些特性使膨润土在24个领域100多个部门得到了应用。

1． 工艺特性

阳离子交换性 在蒙脱石晶层中的阳离子具有可交换性能，在一定的物理—化学条件下，不仅Ca2+、Mg2+、Na1+、K1+等可相互交换，而且H+、多核金属阳离子（如羟基铝十三聚体）、有机阳离子（如二甲基双十八烷基氯化铵）也可交换晶层间的阳离子。阳离子交换性是膨润土的重要工艺特性，利用这一特性，进行膨润土的改型，由钙基膨润土改型为钠基膨润土；制取活性白土、锂基膨润土、有机膨润土、柱撑蒙脱石等产品。

测定膨润土矿阳离子交换容量和交换性阳离子，是判断膨润土矿质量和划分膨润土矿属型的主要依据。阳离子交换容量是指PH值为7的条件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 等阳离子总量，单位为mmol/100g土。阳离子交换容量的英文名称为Cation Exchange Capacity，简称为CEC。膨润土的CEC值愈大表示其带负电量愈大，其水化、膨胀和分散能力愈强；反之，其水化、膨胀和分散能力愈差。

目前测定CEC的方法分为两大类：一类是定氮蒸镏法，另一类是氯化钡-硫酸法。

吸水性 膨润土能吸附8~15倍于本体积的水量，吸水后体积膨胀，体积能膨胀增大几倍到十几倍。以吸水率和吸水比表示膨润土的吸水性。单位重量的膨润土所能吸附水的重量称为吸水率，以百分数表示。在初始阶段，它随时间的增长而增长，最后达到饱和。前十分钟的吸水量和二小时的吸水量的百分比称为吸水比。

膨润土的膨胀性能以膨胀容表示，膨润土在稀盐酸溶液中膨胀后的容积称为膨胀容，以毫升/克样表示。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的膨胀容高；同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，膨胀容愈高。膨胀容是鉴定膨润土矿石属型和估价膨润土质量的技术指标之一。

吸附脱色性 膨润土对各种气体、液体、有机物质具有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于它的重量，尤其是酸性膨润土和经酸处理活化的活性白土对各种油类具有良好的脱色性能。以往是以脱色率和脱色力表征膨润土的吸附脱色能力，目前趋于以脱色力和比表面积来表征。

在相同的测试条件下，在脱色效果相同的情况下，标准土用样量与试样用样量之比，乘以标准土的脱色力值即为试样的脱色力。以下式表示：

T=T0´W1/W2

式中T—试样的脱色力；

T0 –-标准土的脱色力；

W1—与试样消光量相等时的标准土重量（克）；

W2—试样重量（克）。

采用一定量的膨润土对煤油沥青溶液脱色，脱色前后溶液的消光值之差与脱色前溶液的消光值之比称为脱色率，以百分数表示。即：

A=（E0-E2）/E0´100

式中A—脱色率（%）；

E0 –煤油沥青标准溶液的消光值；

E2—脱色后煤油沥青溶液的消光值。

1克固体所具有的总面积为比表面。测定固体比表面的常用方法有BET（Brunauer—Emmett—Teller三人）法、电子显微镜法和气相色谱法。

胶质价 膨润土在水介质中能分散呈胶体悬浮液，这种悬浮液具有一定的粘滞性、触变性和润滑性，以胶质价表征这些性能。膨润土与水按比例混合后，加适量氧化镁，静置24小时后形成的凝胶层体积称为胶质价。以15克样形成的凝胶体体积的毫升数表示。胶质价是评价膨润土形成胶体体系及其稳定性的一种指标，是分散性、亲水性和膨润性的综合表现。钠基膨润土比钙基、酸性膨润土的胶质价高；同一属型的膨润土，含蒙脱石愈多，胶质价愈高。

粘结性和可塑性 膨润土和水、泥或砂等的掺合物有粘结性和可塑性，一般以湿态抗压强度（湿压强度）、热湿拉强度表示。湿压强度是评价膨润土的湿态粘结能力。将膨润土与标准砂（内蒙通辽县大林型砂厂产）和水按一定比例混碾，形成粘土膜将砂粒包裹，制成标准试样，测单位面积上所能承受的极限载荷，单位为kg/cm2。

将膨润土与标准砂和水按比例混碾后，制成标准试件，在试件一端加热，使之形成一定厚度的干砂层及其后的水分凝聚区，然后加载拉力负荷，测定试件在水分凝聚区的抗拉强度，为热湿拉强度，以kg/cm2表示。热湿拉强度是铸造工业评价膨润土质量的重要技术指标。

造浆性能 膨润土的主要用途之一是用作钻井液材料。衡量膨润土的造浆性能的主要指标之一是造浆率，即单位重量的膨润土可以配制成具有表观粘度为15mPa•s的悬浮液体积数（单位为m3/t）。

2． 主要用途

由于膨润土具有上述工艺特性，使其作为粘结剂、吸附剂、催化剂、增稠剂、触变剂、脱色剂等广泛应用于冶金球团、铸造、钻井、化工、食品等24个领域100多个部门，见表2。但其主要消费领域是铸造型砂、铁矿球团、钻井泥浆，消费量约占世界总产量的75%。我国膨润土主要应用领域的消耗量为：铸造用膨润土90.41万吨（占73.5%），钻井泥浆8.61万吨（占7%），石油化工（包括脱色）用膨润土7.75万吨（占6.3%），铁矿球团用膨润土3.69万吨（占3%），轻工建材、农药和印染等10.1万吨（占8.2%）。

表2 膨润土的主要用途

应用领域
主要用途
适用膨润土种类

铸造
型砂粘结剂
钠基或钙、镁基土

水化型砂的粘结剂，表面稳定剂
有机膨润土、锂基土

冶金
铁精矿球团粘结剂
钠基土为主

钻井泥浆
配制具有高流变和触变性能的钻井泥浆悬浮液

钻机解卡剂
钠、钙、镁 基土

有机膨润土

食品
动植物油的脱色和净化

葡萄酒和果汁的澄清，啤酒的稳定处理，糖化处理，糖汁净化
漂白土

钙、镁基膨润土

石油
石油、油脂、石腊、石蜡油（煤油的精炼）脱色和净化

石油裂化的催化剂载体
漂白土

钙、镁基膨润土

制备焦油-水的乳化液
钠基土（活化的或天然的）

沥青表层的稳定剂

润滑油（油脂）的稠化剂
有机膨润土

农业
土壤改良剂

混合肥料的添加剂

动物饲料的添加料，粘合剂，提高饲料利用率

家禽产肉、蛋率、动物圈垫土（去味消毒）
钙基膨润土最好，其他膨润土也可用

纺织印染
填充、漂白

抗静电涂层

代替淀粉上浆及做印花糊料
漂白土

钠基土（活化或天然的）

化工
催化剂、杀虫剂、农药和杀菌剂的载体

橡胶和塑料的填料

干燥剂、过滤剂、洗涤剂、香皂、牙膏等日用化工用品的添加剂

颜料、原浆涂料的触变和和增稠，在合成树脂及铁、铅、锌等系列颜料的油漆中防尘沉降助剂
漂白土

钠基土（活化或天然）

锂基、镁基膨润土

防油墨沉降助剂
有机膨润土

水净化和污水处理
处理工业废水（液）

游泳池水的净化

食品工业废料处理

放射性废物的吸附剂
漂白土

钠基膨润土（活化或天然）

民用及建筑
泥浆槽的悬浮液、土的稳定剂、打夯的润滑剂、混凝土的增塑剂和添加剂

水泥混合材料

水池防渗漏
各种膨润土

造纸
复写纸的染色剂、颜料填料
漂白土、钙、镁基膨润土

陶瓷工业
陶瓷原料的增塑剂（提高陶瓷坯体的抗压强度）

制造釉料及搪瓷
各种膨润土

医药、化妆品
药物的吸着剂和药膏、药丸的粘结剂、化妆品的底料
镁、钙、锂、钠基土

机械工业
高温润滑剂
有机膨润土

9. 测定膨润土（蒙脱石）阳离子交换容量CEC有什么意义

膨润土（蒙脱石）晶层中的阳离子具有可交换性能，在一定的物理—化学条件下，不仅Ca2+、Mg2+、Na+、K+等可相互交换，而且H+、多核金属阳离子（如羟基铝十三聚体）、有机阳离子（如二甲基双十八烷基氯化铵）也可交换晶层间的阳离子。阳离子交换性是膨润土（蒙脱石）的重要工艺特性，利用这一特性，可进行膨润土的改型，由钙基膨润土改型为钠基膨润土、活性白土、锂基膨润土、有机膨润土、柱撑蒙脱石等产品。 阳离子交换容量（Cation Exchange Capacity）是指PH值为7的条件下所吸附的K+、Na+、Ca2+、Mg2+ 等阳离子总量，简称为CEC。膨润土矿阳离子交换容量和交换性阳离子是判断膨润土矿质量和划分膨润土矿属型的主要依据， CEC值愈大表示其带负电量愈大，其水化、膨胀和分散能力愈强；反之，其水化、膨胀和分散能力愈差。如北票市膨润土阳离子交换容量CEC 为66.7mmol/100g，阜新市的膨润土阳离子交换容量CEC 为85.55 mmol/100g，内蒙古优质膨润土阳离子交换容量CEC为115—139 mmol/100g。
研究表明，蒙脱土的片层中间的CEC通常在60-120mmol/100G范围内，这是一个比较适合与聚合物插层形成纳米复合材料的离子交换容量。因为如果无机物的离子交换容量太高，极高的层间库仑力使得无机物片层间作用力过大，不利于大分子链的插入；如果无机物的离子交换容量太低，无机物不能有效地与聚合物相互作用，不足以保证无机物与聚合物基体的相容性，同样不能得到插层纳米复合物材料。适宜的离子交换容量、优良的力学性能使得蒙脱土成为制备PLS纳米复合材料的首选矿物。CEC值和膨润土（蒙脱石）的内表面积与蒙脱石含量呈正相关关系，用阳离子交换容量CEC 为100mmol/100g的膨润土和 用阳离子交换容量CEC 为61mmol/100g的膨润土制备插层纳米复合物材料，尽管层间距相差不大(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)却有较大的差别. 与原料土的比表面(76.0和90.5m2。g-1)及吸氨量(49.2和62.1mg。g-1)相比，分别增加5.5和1.4倍及6.5和1.3倍，比表面和吸氨量的增加倍数有一定的对应关系. 这说明层电荷密度主要影响材料的表面性质. 由于层间距(d001)的变化主要取决于交联剂的大小, 因而不同层电荷密度对于采用同种的交联剂制备材料的层间距影响不大。
测定CEC的方法很多，如定氮蒸镏法、醋酸铵法、氯化铵-醋酸钠法、氯化铵-无水乙醇法、氯化铵-氨水法、氯化钡-硫酸法等。目前，膨润土CEC测定是依据国标JC/T 593—1995（膨润土试验方法）。具体方法如下：
（1）方法提要
用含指示阳离子NH4+的提取剂处理膨润土矿试样，将试样中可交换性阳离子全部置换进入提取液中，并使试样饱和吸附指示阳离子转化成铵基上。将铵基土和提取液分离，测定提取液中的钾、钠、钙及镁等离子，则为相应的交换性阳离子量。
（2）主要试剂和材料
a. 离心机：测量范围为0～400r/min；
b. 磁力搅拌器：测量范围为50～2 400r/min’
c. 钾、钠、钙、镁混合标准溶液〔c(0.01Na+、0.005Ca2+、0.005Mg2+、0.002K+)〕称取0.5004g碳酸钙(基准试剂)，0.201 5g氧化镁(基准试剂)，0.5844g氯化钠(高纯试剂)和0.1491g氯化钾(高纯试剂)于250mL烧杯中，加水后以少量稀盐酸使之溶解(小心防止跳溅)。加热煮沸赶尽二氧化碳，冷却。将溶液移入1 000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，移于干燥塑料瓶中保存；
d. 交换液：称取28.6g氯化铵置于250mL水中，加入600mL无水乙醇，摇匀，用1+1氨水调节pH为8.2，用水稀释至1L，即为0.5mol/L氯化铵-60%乙醇溶液。
e. EDTA标准溶液〔c(0.01EDTA)〕：取3.72g乙二胺四乙酸二钠，溶解于1 000mL水中。
标定：吸取10mL0.01mol/L氯化钙(基准试剂)标准溶液于100mL烧杯中，用水稀释至40～50mL左右。加入5mL4mol/L氢氧化钠溶液，使pH≈12～13，加少许酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂，用EDTA溶液滴至纯蓝色为终点。
c1= c2·V3/ V4
式中：
c1——EDTA标准溶液的实际浓度，mol/L；
c2——氯化钙标准溶液的浓度，mol/L；
V3——氯化钙标准溶液的体积，mL；
V4——滴定时消耗EDTA标准溶液的体积，mL。
f. 洗涤液：50%乙醇，95%乙醇。
（3）试验步骤
称取在115～110℃下烘干的试样1.000g，置于100mL离心管中。加入20mL50%乙醇，在磁力搅拌器上搅拌3～5min取下，离心(转速为300r/min左右)，弃去管内清液，再在离心管内加入50mL交换液，在磁力搅拌器上搅拌30min后取下，离心，清液收集到100mL容量瓶中。将残渣和离心管内壁用95%乙醇洗涤(约20mL)，经搅拌离心后，清液合并于上述100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，待测。残渣弃去。
交换性钙、镁的测定，取上述母液25mL，置于150mL烧杯中，加水稀释至约50mL，加1mL1+1三乙醇胺和3～4mL4mol/L氢氧化钠，再加少许酸性铬蓝K-萘酚绿B混合指示剂，用0.01mol/LEDTA标准溶液滴定至纯蓝色，记下读数V5，然手用1+1盐酸中和pH为7，再加氨水-氯化铵缓冲溶液(pH=10)，再用0.01mol/LEDTA标准溶液滴至纯蓝色记下读数V6。
交换性钾、钠的测定：取25mL母液于100mL烧杯中，加入2～3滴1+1盐酸，低温蒸干。加入1mL1+1盐酸及15～20mL水，微热溶解可溶性盐，冷却后溶液移入100mL容量瓶中，以水稀释至刻度、摇匀，在火焰光度计上测定钾、钠。标准曲线的绘制：分取0、3、6、9、12、15mL钾、钠、钙、镁混合标准溶液于100mL容量瓶中，加入2mL1+1盐酸，用水稀释至刻度、摇匀。在与试样同一条件下测量钾、钠的读数，并绘制标准曲线(此标准系列分别相当于每100g样中含有0、170、345、520、690、860mg的交换性钠和0、60、120、175、240、295mg的交换性钾。
（4）结果计算
钙、镁的含量按下式计算：
交换性钙g/100g= （40c5V5）/（2.5m3）
交换性镁g/100g=[ 24c5(V6-V5)]/ （2.5m3）
式中：
c5—EDTA标准溶液的实际摩尔浓度mol/L；
V6、V5—滴定时耗用EDTA标准溶液的毫升数，mL；
m3——试样质量，g。
钾、钠的含量按(10)式计算：
交换性钾(g/100g)= Kmg /（2.5m3）
交换性钠(g/100g)= Namg/（2.5m3）
式中：
Kmg，Namg—由标准曲线上查得的钾钠的毫克数；
m3——试样质量，g。

10. 为什么用氯化钡法测定混合碱比双指示剂法测定是的碳酸钠的含量大

1、因为钡离子会和碳酸离子合成碳酸钡为沉淀物，而碳酸钠为弱碱他在水里有一部分是为H2CO3，而双指示剂只是指示剂她为co3-时的状态。而钡离子就可以把所有碳酸根都混合出啦，所以氯化钡法测定混合碱比双指示剂法测定是的碳酸钠的含量大。
2、氯化钡是无色透明的晶体，味苦咸，易溶于水，微溶于盐酸和硝酸，难溶于乙醇和乙醚，易吸湿，需密封保存。作分析试剂、脱水剂，制钡盐，以及用于电子、仪表、冶金等工业。