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影响阳离子交换能力的因素有

发布时间:2022-07-07 16:41:44

A. 影响阳离子交换能力的因素有哪些

土壤溶液来中的阳离子进行交自换,称为阳离子的交换作用。影响因素有——(1)阳离子的代换能力随离子价数的增加而增大,因为高价阳离子的电荷量大、电性强所以代换能力也大,各种阳离子代换力的大小顺序:Na+<K+<NH4+<Mg2+<Ca2+<H+<Al3+<Fe3+(2)等价离子代换能力的大小,随原子序数的增加而增大(3)离子运动速度愈大,交换力愈强(4)阳离子的相对浓度及交换生成物的性质。
影响土壤阳离子交换量的因素有:阳离子交换量:每千克干土中所含的全部阳离子总量,以厘摩尔(+)每千克土或 c mol(+)kg的-1次幂表示。影响因素——(1)胶体的种类,有机胶体>无机胶体,有机质高的>有机质低的,次生铝硅酸盐(2:1>1:1)>次生氧化物(2)溶液的pH值(3)土壤质地,质地愈细交换量愈高。

B. 为什么PH值可影响土壤阳离子交换量

咨询记录 · 回答于2021-12-16

C. 什么是离子交换过程,影响离子交换过程的因素有哪些

离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的.它是一种属于传质分离过程的单元操作.
离子交换法
一、前言
离子交换法(ion exchange process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应,当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时,便会被离子交换固体吸附,为维持水溶液的电中性,所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中.
离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状,其大小约为0.1mm,其离子交换能力依其交换能力特征可分:
1.
强酸型阳离子交换树脂:主要含有强酸性的反应基如磺酸基(-SO3H),此离子交换树脂可以交换所有的阳离子.
2.
弱酸型阳离子交换树脂:具有较弱的反应基如羧基(-COOH基),此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+,对于强碱中的离子如Ca2+、K+等无法进行交换.
3.
强碱型阴离子交换树脂:主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出,以进行交换,强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除.
4.
弱碱型阴离子交换树脂:具有较弱的反应基如氨基,仅能去除强酸中的阴离子如SO42-,Cl-或NO3-,对于HCO3-,CO32-或SiO42-则无法去除.
不论是离子交换树脂或是沸石,都有其一定的可交换基浓度,称为离子交换容量(ion exchange capacity).对阳离子交换树脂而言,大约在200~500meq/100g.因为阳离子交换为一化学反应,故必须遵守质量平衡定律.离子交换树脂的一般方程式可以表示如下:
全文请看:
离子交换的基本知识
为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换.这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底,因而能制得很纯的水.所以,在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中,它是一个必要的步骤.
离子交换处理,必须用一种称做离子交换剂的物质(简称交换剂)来进行.这种物质遇水时,可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换,离子交换剂的种类很多,有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分,大概情况如表所示.此外,按结构特征来分,还有大孔型和凝胶型等.
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D. 影响土壤阳离子交换量大小的因素有哪些

不同土壤的阳离子交换量不同,主要影响因素:a,土壤胶体类型,不同类型的土版壤胶体其阳离子交换量权差异较大,例如,有机胶体>蒙脱石>水化云母>高岭石>含水氧化铁、铝。b,土壤质地越细,其阳离子交换量越高。c,对于实际的土壤而言,土壤黏土矿物的SiO2/R2O3比率越高,其交换量就越大。d,土壤溶液pH值,因为土壤胶体微粒表面的羟基(OH)的解离受介质pH值的影响,当介质pH值降低时,土壤胶体微粒表面所负电荷也减少,其阳离子交换量也降低;反之就增大。土壤阳离子交换量是影响土壤缓冲能力高低,也是评价土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。

E. 阳离子交换作用

岩石颗粒的表面往往带负电荷,因此能吸附某些阳离子。当某种成分的地下水与岩石颗粒接触时,水中某些阳离子被岩石颗粒表面吸附,以代替原来被吸附的阳离子,而原来被吸附的阳离子则进入水中,改变了地下水的化学成分,这种作用称为阳离子交换吸附作用。

阳离子交换的强度取决于很多因素,其中主要的是岩石的粒度、交换阳离子的性质、介质的pH值和水中电解质的浓度。

1.粒度

一般岩石的粒度越细,它的交换性能越强。因此,在黏土和黏土岩中,阳离子交换对水化学成分的影响明显。

2.离子性质

不同阳离子的吸附能不同,在其他条件相同的情况下,吸附能的大小取决于它们的离子价,离子价越高吸附能越强,并易留在岩石上。如果阳离子的电价相同,吸附能随原子量的增加而增大。部分离子吸附能强弱的顺序如下:

H+>Fe3+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+

由上可见,Ca2+的吸附能大于Na+,因此在自然界中常可见到地下水中的Ca2+交换吸附岩石颗粒表面的Na+

水文地球化学基础

阳离子交换吸附作用在含水层中广泛地进行,并且对改变地下水的化学成分及地下水的性质有重大意义。这种作用使硬度大的地下水变为硬度小的软水,形成低矿化度的钠水,如SO4—Na型、HCO3—Na型以及一些其他过渡型水。

3.pH值

在阳离子交换反应中,氢离子有着特殊的作用。它的交换能量不仅高于一价的阳离子,还高于二价和三价的阳离子。介质的pH值影响阳离子的吸附数量,水中的氢离子越多,对其他阳离子进入胶状综合体的阻力越强。增加与土壤处于平衡状态的溶液pH值,土壤的交换性能增强。当介质的pH值由6增加到11时,交换容量增加1~2倍。

4.电解质浓度

离子交换吸附作用并不仅决定于离子的性质,在吸附交换过程中,水中电解质浓度也起着重要作用,浓度大的离子比浓度小的离子易被吸附。因此,如果钠的浓度相当大时,吸附综合体中的部分钙离子将被钠离子排挤出去,水中的Na+与岩石颗粒表面的Ca2+就发生交换吸附的现象,例如海水入侵过程中的Na+与Ca2+的交换吸附。

水文地球化学基础

天然水中的交换主要是阳离子交换,而不是阴离子交换。这是由于岩石和土壤的胶体成分主要是由SiO2、Al2O3和其他带负电的胶粒所组成,它们吸附带正电的阳离子。除阳离子吸附外,在某些情况下也能发生阴离子吸附作用(例如砖红壤),但是对这种过程研究很少。

F. 粘土产生阳离子交换的原因是什么

粘土产生阳离子交换的原因是阳离子的代换能力随离子价数的增加而增大,因为高价阳离子的电荷量大、电性强所以代换能力也大,等价离子代换能力的大小,随原子序数的增加而增大离子运动速度愈大,交换力愈强阳离子的相对浓度及交换生成物的性质。
黏土离子交换ioncxchayeinclay-watersystem粘土粒子表面是带电的,可从溶液中吸附异性离子。勃十颗粒吸附离子可被水溶液中的离子取代,即离子相互交换过程。依鞘土表面所带电性不同,有阳离子交换和阴离子交换两种。离子文换能力与砧土种类,交换离了的场强以及离子的几何形状等因素有关。

G. 什么是离子交换过程,影响离子交换过程的因素有哪些

离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换,以达到提取或去除溶液中某些离子的目的。它是一种属于传质分离过程的单元操作。
离子交换法
一、前言
离子交换法(ion
exchange
process)是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应,当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时,便会被离子交换固体吸附,为维持水溶液的电中性,所以离子交换固体必须释出等价离子回溶液中。
离子交换树脂一般呈现多孔状或颗粒状,其大小约为0.1~1mm,其离子交换能力依其交换能力特征可分:
1.
强酸型阳离子交换树脂:主要含有强酸性的反应基如磺酸基(-SO3H),此离子交换树脂可以交换所有的阳离子。
2.
弱酸型阳离子交换树脂:具有较弱的反应基如羧基(-COOH基),此离子交换树脂仅可交换弱碱中的阳离子如Ca2+、Mg2+,对于强碱中的离子如Ca2+、K+等无法进行交换。
3.
强碱型阴离子交换树脂:主要是含有较强的反应基如具有四面体铵盐官能基之-N+(CH3)3,在氢氧形式下,-N+(CH3)3OH-中的氢氧离子可以迅速释出,以进行交换,强碱型阴离子交换树脂可以和所有的阴离子进行交换去除。
4.
弱碱型阴离子交换树脂:具有较弱的反应基如氨基,仅能去除强酸中的阴离子如SO42-,Cl-或NO3-,对于HCO3-,CO32-或SiO42-则无法去除。
不论是离子交换树脂或是沸石,都有其一定的可交换基浓度,称为离子交换容量(ion
exchange
capacity)。对阳离子交换树脂而言,大约在200~500meq/100g。因为阳离子交换为一化学反应,故必须遵守质量平衡定律。离子交换树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
离子交换的基本知识
为了除去水中离子态杂质,现在采用得最普遍的方法是离子交换。这种方法可以将水中离子态杂质清除得以较彻底,因而能制得很纯的水。所以,在热力发电厂锅炉用水的制备工艺中,它是一个必要的步骤。
离子交换处理,必须用一种称做离子交换剂的物质(简称交换剂)来进行。这种物质遇水时,可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换,离子交换剂的种类很多,有天然和人造、有机和无机、阳离子型和阴离子型等之分,大概情况如表所示。此外,按结构特征来分,还有大孔型和凝胶型等。
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H. 影响交换性阳离子有效度的因素有哪些

土壤的盐碱性与降水的关系十分密切,但并不是所有地区土壤的盐碱性都是受降水量来决定。土壤之所以有酸碱性,是因为在土壤中存在少量的氢离子和氢氧离子。当氢离子的浓度大于氢氧离子的浓度时,土壤呈酸性;反之呈碱性;两者相等时则为中性。影响土壤盐碱度的因素除了降水之外,现在我们更多考虑的是由于人类不合理的生产方式造成了干旱、半干旱地区的土壤次生盐碱化。土壤性质
(一)土壤吸附性
土壤中两个最活跃的组分是土壤胶体和土壤微生物,它们对污染物在土壤中的迁移、转化有重要作用。土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性,而使土壤具有吸附性。
1、土壤胶体的性质
1)土壤胶体具有巨大的比表面和表面能:比表面是单位重量(或体积)物质的表面积。定体积的物质被分割时,随着颗粒数的增多,比表面也显著地增大。物质的比表面越大,表面能也就越大。
2)土壤胶体的电性:土壤胶体微粒具有双电层,微粒的内部称微粒核,一般带负电荷,形成一个负离子(即决定电位离子层)其外部由于电性吸引,而形成一个正离子(又称反离子层,包括非活动性离子层和扩散层),即合称为双电层。
3)土壤胶体的凝聚性和分散性:由于胶体的比表面和表面能都很大,为了减小表面能胶体具有相互吸引,凝聚的趋势,这就是胶体的凝聚性。但是在土壤溶液中,胶体常带负电荷,即具有负的电动电位,所以胶体微粒又因相同而相互排斥,电动电位越高,相互排斥力越强,胶体微粒呈现出的分散性也越强。
影响土壤凝聚性能的主要因素是土壤胶体的电动电位和扩散层厚度,例如土壤溶液中阳离子增多,由于土壤胶体表面负电荷被中和,从而较强土壤的凝聚。此外,土壤溶液中电解质浓度、pH值也将影响其凝聚性能。
2、土壤胶体的离子交换吸附
在土壤胶体双电层扩散层中,补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子价为依据作等价交换,称为离子交换(或代换)。离子交换作用包括阳离子吸附作用和阴离子交换吸附作用。
每千克干土中所含全部阳离子总量,称为阳离子交换量。土壤的可交换性阳离子有两类:一类是致酸离子,包括H+和Al3+;另一类是盐基离子,包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子,且已达到吸附饱和时的土壤,称为盐基饱和土壤,否则,这种土壤为盐基不饱和土壤。在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。它与土壤母质、气候等因素有关。
3、土壤酸碱性
由于土壤是一个复杂的体系,其中存在着各种化学和生物化学反应,因而使土壤表现出不同的酸碱性。
我国土壤的pH大多在4.5~8.5范围内,并有由南向北pH值递增的规律性,长江(北纬330)以南的土壤多为酸性和强酸性,如华南、西南地区广泛分布的红壤、黄壤;pH值大多数在4.5~5.5之间,有少数低至3.6~3.8;华中华东地区的红壤,pH值在5.5~6.5之间;长江以北的土壤多为中性或碱性,如华北、西北的土壤大多含CaCO3,pH值在7.5~8.5之间,少数强碱性的pH值高达10.5。
1)土壤酸度
根据土壤中H+离子的存在方式,土壤酸度可分为两大类:
(1)活性酸度:土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映,又称有效酸度,通常用pH表示。
土壤溶液中氢离子的来源,主要是土壤中CO2溶于水形成的碳酸和有机物质分解产生的有机酸,以及土壤中矿物质氧化产生的无机酸,还有施用肥料中残留的无机酸,如硝酸、硫酸和磷酸等。此外,由于大气污染形成的大气酸沉降,也会使土壤酸化,所以它也是土壤活性酸度的一个重要来源。
(2)潜性酸度:土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时,是不显酸性的,但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后,可增加土壤的H+浓度,使土壤pH值降低。只有盐基不饱和土壤才有潜性酸度,其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。
根据测定土壤潜性酸度所用的提取液,可以把潜性酸度分为代换性酸度和水解酸度。
用过量中性盐(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤,溶液中金属离子与土壤中H+和Al3+发生离子交换作用,而表现出的酸度,称为代换性酸度。由土壤矿物质胶体释放出的氢离子是很少的,只有土壤腐殖质中的腐殖酸才可产生较多的氢离子。
近代研究已经确认,代换性Al3+是矿物质土壤中潜性酸度的主要来源。例如,红壤的潜性酸度95%以上是由代换性Al3+产生的。
用弱酸强碱盐(如醋酸钠)淋洗土壤,溶液中金属离子可以将土壤胶体吸附的H+、Al3+代换出来,同时生成某弱酸(醋酸)。此时,测定出的该弱酸的酸度称为水解性酸度。
水解性酸度一般比代换性酸度高。由于中性盐所测出的代换性酸度只是水解性酸度的一部分,当土壤溶液在碱性增大时,土壤胶体上吸附的H+较多被代换出来,所以水解酸度较大。但在红壤和灰化土中,由于胶体中氢氧根离子中和醋酸,且对醋酸分子有吸附作用,因此,水解性酸度接近于或低于代换性酸度。
(3)活性酸度与潜性酸度的关系:土壤的活性酸度与潜性酸度是同一个平衡体系的两种酸度。二者可以相互转化,在一定条件下处于暂时平衡状态。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起点和现实表现。土壤胶体是H+和Al3+的储存库,潜性酸度则是活性酸度的储备。土壤的潜性酸度往往比活性酸度大得多,相差达几个数量级。
2)土壤碱度
土壤溶液中OH -离子的主要来源是碳酸根和碳酸氢根的碱金属(Ca、Mg)的盐类。碳酸盐碱度和重碳酸盐度的总称为总碱度。不同溶解度的碳酸盐和重碳酸盐对土壤碱性的贡献不同,CaCO3和MgCO3的溶解度很小,故富含CaCO3和MgCO3的石灰性土壤呈弱碱性(pH在7.5~8.5);Na2CO3、NaHCO3及Ca(HCO3)2 等都是水溶性盐类,可以出现在土壤溶液中,使土壤溶液中的碱度很高,从土壤pH来看,含Na2CO3的土壤,其pH值一般较高,可达10以上,而含NaHCO3及Ca(HCO3)2的土壤,其pH值常在7.5~8.5,碱性较弱。
当土壤胶体上吸附的Na+、K+、Mg2+(主要是Na+)等离子的饱和度增加到一定程度时会引起交换性阳离子的水解作用。结果在土壤溶液中产生NaOH,使土壤呈碱性。此时Na+离子饱和度亦称土壤碱化度。胶体上吸附的盐基离子不同,对土壤pH值或土壤碱度的影响也不同。
3)土壤的缓冲性能
土壤缓冲性能是指具有缓和酸碱度发生剧烈变化的能力,它可以保持土壤反应的相对稳定,为植物生长和土壤生物的活动创造比较稳定的生活环境,所以土壤的缓冲性能是土壤的重要性质之一。
(1)土壤溶液的缓冲作用:土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其它有机酸等弱酸及其盐类,构成一个良好的缓冲体系,对酸碱具有缓冲作用。
(2)土壤胶体的缓冲作用:土壤胶体吸附有各种阳离子,其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。
土壤胶体的数量和盐基代换量越大,土壤的缓冲性能就越强。因此,砂土掺粘土及施用各种有机肥料,都是提高土壤缓冲性能的有效措施。在代换量相等的条件下,盐基饱和度愈高,土壤对酸的缓冲能力愈大;反之,盐基饱和度愈低,土壤对碱的缓冲能力愈大。
另外,铝离子对碱的也能起到缓冲作用。
(二)土壤氧化还原性
土壤中有许多有机和无机的氧化性和还原性物质,因而使土壤具有氧化还原特性。一般,土壤中主要的氧化剂有:氧气、NO3-和高价金属离子,如铁(Ⅲ)、锰(Ⅳ)、钒(Ⅴ)、钛(Ⅵ)等。主要的还原剂有:有机质和低价金属离子。此外,土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤发生氧化还原反应的重要参与者。
土壤氧化还原能力的大小可以用土壤的氧化还原电位来衡量。一般旱地土壤好氧化还原电位为+400~+700mV;水田的氧化还原电位在+300~-200 mV。根据土壤的氧化还原电位值可以确定土壤中有机物和无机物可能发生的氧化还原反应和环境行为。

I. 土壤胶体的土壤吸收性能

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离子,悬浮液中的悬浮颗粒、气体及微生物的能力。
土壤的吸收性能对土壤肥力和性质有非常重要的作用。
a:土壤的吸收性能与土壤保肥、供肥性关系密切
因为土壤具有吸收性能,所以我们施用的肥料(无论是无机的还是有机的,无论是固体的、液体的还是气体的)都能长久的保存在土壤中,而且随时能释放出来供植物吸收利用。
b:土壤的吸收性能能影响到土壤的酸碱性以及缓冲性等化学性质
c:土壤的吸收性能能直接或间接地影响到土壤的结构性、物理机械性、水热状况等。 按照吸收性能产生的机制,土壤吸收性能分为以下几种类型:
a.土壤机械吸收性:土壤对物体的机械阻留,土壤机械吸收性能的大小主要取决于土壤的孔隙状况。孔隙过粗,阻留物少,孔隙过细,会造成阻留物下渗困难,容易形成地面径流和土壤冲刷。
b.土壤物理吸收性能:指土壤对分子态物质的保存能力包括:
(1)正吸咐:养分集聚在土壤胶体的表面,胶体表面养分的浓度比溶液中大。
(2)负吸咐:土壤胶体表面吸咐的物质较少,胶体表面的养分浓度比溶液中低。
c.土壤的化学吸收性能:易溶性盐在土壤中转变成难溶性盐而沉淀、保存在土壤中的过程,这一过程是以纯化学反应为基础的,称为化学吸收,比如可溶性的磷酸盐,在土壤中与Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等,发生化学反应生成难溶性的磷酸钙,磷酸镁、磷酸铁、磷酸铝。化学吸收性能虽然能使易溶性养分保存下来,减少流失,但同时也降低了这些养分对植物的有效性,所以在生产上要尽量避免有效养分的化学固定的产生,但化学吸收也有一些好处,比如H2S、Fe2+对水稻根系有毒害作用,但是在水田嫌气条件下H2S+Fe2+→FeS↓降低它们的毒害作用。
d.土壤的物理化学吸收性能:土壤对可溶性物质中的离子态养分的保持能力;由于土壤胶体带正电荷和负电荷,能吸咐土壤溶液中电性相反的离子,被吸咐的离子还能与土壤溶性中的同电性的离子发生交换而达到动态平衡,这一过程以物理吸咐力基础,但又表现出化学反应的某些特征,所以称为土壤的物理化学吸咐性能或土壤的离子交换作用。
f.生物吸收性能:是土壤中植物根和微生物对营养物质的吸收,它具有选择性和创造性,同时能累积和集中养分。
上述几种土壤吸收性能并不是孤立存在的,而且相互联系,相互影响的,在这几种土壤吸收性能中对土壤的供肥性和保肥性贡献最大的是土壤的物理化学吸收性能。 土壤的物理化学性能其实质就是土壤的离子交换作用包括:
(1)土壤的阳离子交换:带负电荷的土壤胶体所吸咐的阳离子与土壤溶液中的阳离子发生交换而达到动态平衡的过程。
(2)土壤的阴离子交换:带正电荷的土壤胶体所吸咐的阴离子与土壤溶液中的阴离子发生交换而达到动态平衡的过程。
1.土壤的阳离子交换作用:
通常土壤所带负电荷的数量远比正电荷多,土壤胶体表面的负电荷能吸咐土壤溶液中的阳离子以中的电性,被吸咐的阳离子在一定的条件下也能被土壤溶液中其它的阳离子交换下来→土壤的阳离子交换作用。
比如土壤胶体上原来吸咐有Ca2+,当我们施用K2SO4后,Ca2+就能被K+交换下来而进入土壤溶液。
土壤溶液中的离子转移到土壤胶体上→吸咐
土壤胶体上吸咐的离子转移到土壤溶液→解吸
A.土壤阳离子交换作用的特点:
a.可逆反应:也就是说已吸咐在土壤胶体上的阳离子当土壤溶液的组成和浓度发生改变时,完全可以被其它的阳离子代换下来而进入土壤溶液,这一点在植物营养上有很重要的作用,它使被吸咐的离子并不会失去对植物的有效性,植物对养分的吸收主要是吸收土壤溶液的养分,土壤胶体表面的养分绝大部分需要转移到土壤溶液中才能被吸收,由于阳离子交换反应是可逆反应,使得被吸咐的阳离子,完全可以被其它的阳离子交换下来,重新进入土壤溶液供植物吸收利用,所以被吸咐的阳离子并没有失去对植物的有效性。
b.等当量交换:也就是说一个Ca2+可交换两个K+,1molFe3+可交换3molK+或Na+。
c.符合质量作用定律
d.反应迅速,能迅速达到平衡
B.土壤的阳离子交换能力
指一种阳离子将土壤胶体上的另外一种阳离子交换下来的能力。
影响土壤阳离子交换能力的因素主要有以下几个方面:
a.电荷数量:根据库仑定律,离子电荷价越高,受胶体的吸咐能力越大,交换能力越大,所以M3+>M2+>M+。
b.离子半径和水合半径:对于同价的离子,离子半径越大,水合半径越小,交换能力越强:
Fe3+>Al3+>H+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+
在这一系列中,H+是例外,H+的交换能力>Ca2+、Mg2+,因为H+的半径小,水化程度也弱,运动速度快,所以交换能力强,所以离子的运动速度也是影响离子交换能力的一个因素。
c.离子浓度,因为离子交换受质量作用定律支配,所以对交换能力弱的阳离子,增加它的浓度,也可以交换那些交换能力强的阳离子。
C.土壤的阳离子交换量:(CEC)
通常是指在一定的pH条件下,1kg干土所能吸咐的全部交换性阳离子的厘摩尔数,单位:Cmol/kg。
影响土壤阳离子交换量的因素:
a.胶体的类型:不同的土壤胶体所带负电荷的数量不同,阳离子交换量也不同
负电荷数量:腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石。
阳离子交换量:腐殖质>蛭石>蒙脱石>伊利石>高岭石
b.土壤质地:质地越粘重,粘粒越多,CEC越大,另外含OM高的土壤,CEC也比较大。
c.土壤pH:pH会影响到可变负电荷的数量,从而影响到土壤的阳离子交换量,pH上升可以增加土壤可变负电荷的数量,从而使土壤阳离子交换量增加。
土壤的阳离子交换量,基本上代表了土壤能够吸咐阳离子的数量,也就是土壤的保肥能力。
D.土壤的盐基饱和度
土壤胶体上吸咐阳离子基本上可分为两类:
当土壤胶体上吸咐的阳离子,全部是盐基离子时,土壤呈现盐基饱和状态,这种土壤称盐基饱和土壤;当土壤胶体上吸咐的阳离子,一部分是盐基离子,另一部分是致酸离子时,土壤呈现盐基不饱和状态,这种土壤称为盐基不饱和土壤。
土壤盐基饱和的程度,一般用盐基饱和度来表示,它指的是交换性盐基离子占阳离子交换量的百分率。
盐基饱和度的作用:
a.可以反映土壤的酸碱性:盐基饱和度的高低实际上也就反映出了致酸离子含量的高低,所以能反应出土壤的酸碱性:
北方土壤:盐基饱和度大,土壤pH较高
南方土壤:盐基饱和度低,土壤pH低
b.判断土壤肥力水平
盐基饱和度>80%→肥沃土壤,50—80%→中等肥力水平,<50%肥力水平较低。
E.交换性阳离子的有效度
土壤胶体表面吸咐的离子,可以通过离子交换进入土壤溶液供植物吸收利用,所以被土壤胶体吸咐的阳离子,不会失去对植物的有效性,但是被土壤胶体吸咐的阳离子的有效度,并非在任何条件下都完全相同,从土壤角度讲影响交换性阳离子有效度的因素主要有以下一些方面:
a.离子饱和度(土壤胶体上吸咐的某一种离子的总量占土壤阳离子交换量的百分率)
植物对养分的吸收虽然可以通过根系与土壤胶体之间接触代换而被吸收,但是通过接触代换而吸收的养分数量很少,植物主要还是吸收土壤溶液中的养分,也就是说土壤胶体上吸咐的阳离子,必须要解吸到土壤溶液中才能被吸收利用。
土壤胶体上某种离子的饱和度越大,被解吸的机会越大,该离子的有效度越大,所以交换性阳离子的有效度不仅仅与该种离子的绝对数量有关,更主要的还取决于该种离子的饱和度:
虽然交换性Ca2+的绝对数是乙土壤>甲土壤,但是Ca2+的饱和度甲土壤>乙土壤,所以Ca2+的有效度,甲土壤>乙土壤。
所以施肥要相对集中施用,增加离子饱和度,能提高肥效。
b.陪补离子效应
土壤胶体上同时吸咐着多种离子,对于其中任何一种离子来讲,其它的各种离子都是它的陪补离子。比如土壤胶体上吸咐有K+、Ca2+、NH4+、Na+那么K+的陪伴离子就是Ca2+、NH4+、Na+。NH4+的陪伴离子就是K+、Ca2+、Na+。
某一种交换性阳离子的有效度,与陪补离子的种类关系密切,一般来讲陪补离子与土壤胶体之间的吸咐力越大,越能提高被陪离子的有效度。
比如:假如K+的陪补离子是Ca2+,由于Ca2+与土壤胶体之间的吸咐力>K+,所以K+容易被交换下来,从而提高K+的有效度。
如果K+的陪补离子是Na+,由于Na+与土壤胶体间的吸咐力<K+,K+不易被交换下而降低K+的有效度。
c.粘土矿物的类型
不同的粘土矿物由于晶体构造不同,吸咐阳离子的牢固程度也不同,在一定的盐基饱和度范围内,蒙脱石类粘土矿物吸咐的阳离子,一般位于晶层之间,吸咐比较牢固,有效度相对较低,而高岭石类粘土矿物吸咐的阳离子一般位于晶体外表面,吸咐力弱,有效度相对较高。
2.土壤对阴离子的交换吸咐
A.土壤对阴离子的静电吸咐(非专性吸咐)
土壤胶体虽然以带负电荷为主,但是在某些特定条件下土壤胶体也可带正电荷。
比如Fe,Al,氧化物在酸性条件下的解离,能带正电荷:pH<4.8,Al2O3.3H2O→Al(OH)2++2H+.
又比如高岭石在酸性条件下表面—OH的解出,能带正电荷。
腐殖质分子中R—NH2的质子化能带正电荷:
R—NH2+H+→RNH3+
这样这些带正电荷的土壤胶体就能通过静电引力而吸咐阴离子,这种通过静电引力而对阴离子产生的吸咐我们称为土壤对阴离子的非专性吸咐,被吸咐的阴离子,可被其它的阴离子所代换,属交换性的阴离子。
影响阴离子非专性吸咐的因素,主要有以下两个方面:
a.阴离子的种类:一般阴离子的价数越多,吸咐力越强;在同价阴离子中,水含半径小的离子吸咐力强。
F->草酸根>柠檬酸根>H2PO4->HCO3->H2BO3->CH3COO->SO42->Cl->NO3-
b.带正电荷土壤胶体的种类:
一般来讲带正电荷的土壤胶体主要是Fe、 Al、 Mn的氧化物,所以含Fe、 Al、Mn的氧化物高的强酸性土壤容易产生阴离子的非专性吸咐。
B.土壤胶体对阴离子的专性吸咐

J. 影响离子交换选择性的因素有

rightleder1.悬浮物和油脂 水中的悬浮物会堵塞树脂孔隙,油脂会包住树脂颗粒,它们都会使交换能力下降.

2.有机物
废水中某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很强,一旦结合就很难再生,结果降低树脂的再生率和交换能力,例如高分子有机酸与强碱性季胺基团的结合力就很大,难于洗脱.

3.高价金属离子
废水中Fc3+、AL3+、Cr3+等高价金属离广可能导致树脂中毒.当树脂受铁离子中毒时,会使树脂的颜色变深.高价金属离子易为树脂吸附,再生时难于把它洗脱下来,结果会降低树脂的交换能力.为了恢复树脂的交换能力可用高浓度酸液长时间浸泡.

4.pH值
离子交换树脂是由网状结构的高分子固体与附在母体上许多活性基团构成的不溶性高分子电解质.强酸和强碱树脂的活性基团的电离能力很强,交换能力基本上与pH值无关,但弱酸性树脂在低pH值时不电离或部分电离,因此在碱性条件下,才能得到较大地交换能力.弱碱性树脂在强酸性条件下才能有较大地交换能力.

5.水温
水温高虽可加速离子地交换扩散,但各种离子交换树脂都有一定的允许使用温度范围.水温超过允许温度时,合使树脂交换基团被分解破坏,从而降低树脂的交换能力,所以温度太高时,应进行降温处理.

6.氧化剂
废水中如果含有氧化剂(如Cl2,O2,H2Cr2O7)时,会使树脂氧化分解.强碱阴树脂容易被氧化剂氧化,使交换基团变成非碱性物质,可能完全丧失交换能力.氧化作用也会影响交换树脂的母体,使树脂加速老化,结果使交换能力下降.为了减轻氧化剂对树脂的影响,可选用交联度大的树脂或加入适当的还原剂.

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