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土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法

科学课件 时间:2020-03-14

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土壤阳离子交换量测定方法概述
篇一:土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法

土壤阳离子交换量测定方法概述

环境科学143 郑富斌 2014013624

1. 土壤阳离子交换量测定的意义

1.1 土壤是环境中污染物迁移、转换的重要场所,土壤胶体以其巨

大的比表面积和带点性,而使土壤具有吸附性。土壤的吸附性和离子交换性能又使它成为重金属类污染物的主要归属。土壤阳离子交换性能对于研究污染物的坏境行为有重大意义,它能调节土壤溶液的浓度,保证土壤溶液成分的多样性,因而保证了土壤溶液的“生理平衡”,同时还可以保持养分免于被雨水淋失。

1.2 阳离子交换量是指土壤溶液能吸附的各种阳离子的总量。阳离

子交换量的大小,可以作为评价土壤保肥能力的指标。土壤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指标。

2 土壤阳离子交换量的测定方法

2.1土壤阳离子的测定受多种因素影响,如交换剂的性质、盐溶液的浓度和PH、淋洗方法等。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。NaOAc法是目前国内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。随着土壤分析化学的发展,现在已有了测定土壤有效阳离子交换量的方法。如美国农业部规定用求和法测定阳离子交换量;对于可变电荷为主的热

带和亚热带地区高度风化的土壤,国际热带农业研究所建议测定用求和法土壤有效阳离子交换量(ECEC);最近国际上又提出测定土壤有效阳离子交换量和潜在阳离子交换量的国际标准方法,如ISO 11260:1994(E)和ISO 13536:1995(P),这两种国际标准方法适合于各种土壤类型。

2.2中性乙酸铵法是我国土壤和农化实验室所采用的常规分析方法,适于酸性和中性土壤。其方法是用中性乙酸铵溶液反复处理土壤,使土壤成为铵饱和的土,再用95%乙醇洗去多余的乙酸铵后,用水将土样洗入凯氏瓶中,加固体氧化镁蒸馏,蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收,然后用盐酸标准溶液滴定,根据铵的量计算土壤阳离子交换量。最近的土壤化学研究表明,对于热带和亚热带的酸性、微酸性土壤,常规方法由于浸提液pH值和离子强度太高,与实际情况相差较大,所得结果较实际情况偏高很多。

2.3氯化钡-硫酸强迫交换法。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,继而用硫酸溶液交换钡离子,生成硫酸钡沉淀。通过测定交换反应前后的硫酸含量的变化,可以计算出硫酸消耗量,进而计算出阳离子交换量。

3土壤阳离子交换量的测定,有许多的方法:中性乙酸铵法、乙酸钠法、氯化钡-硫酸强迫交换法甚至是同位素示踪法等等。每个方法都有它的优点所在,选择适合当前条件的方法进行合理的实验。而在实验室中我们采用的是氯化钡-硫酸强迫交换法。这个方法原理操作简单,虽然有些误差,但是我们可以用严谨实验操作避免一些不必要的

误差,提高实验数据的真实可靠性。测定土壤的阳离子交换量对于环境的保护有着重要的意义,可以让我们对于土壤有一个更全面的了解,对于如何保护土壤,维持土壤平衡有着重要的依据。

参考文献

[1] 孙鸿烈,刘光崧. 土壤理化分析与剖面描述. 北京:中国标准出版社. 1996,25.

[2] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法. 北京:中国农业科技出版社. 1999,22.

[3] 李鸿恩,段敏,温瑞云,关勤农等.NY/T295-1995《中性土壤阳离子交换量和交换性盐基的测定》(中华人民共和国农业部), 1996-5-1

[4] LY/T 1243-1999. 森林土壤阳离子交换量的测定。

[5]百度文库

土壤阳离子交换量
篇二:土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法

土壤阳离子交换量(Bacl2

实验原理

本实验采用的是快速法来测定阳离子交换量。土壤中存在的各种阳离子可被某些中性盐(BaCl2)水溶液中的阳离子(Ba2+)等价交换。由于在反应中存在交换平衡,交换反应实际上不能进行完全。当增大溶液中交换剂的浓度、增加交换次数时,可使交换反应趋于完全。交换离子的本性,土壤的物理状态等对交换反应的进行程度也有影响。土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法。

再用强电解质(硫酸溶液)把交换到土壤中的Ba2+交换下来,这由于生成了硫酸钡沉淀,而且氢离子的交换吸附能力很强,使交换反应基本趋于完全。这样通过测定交换反应前后硫酸含量的变化,可以计算出消耗硫酸的量,进而计算出阳离子交换量。用不同方法测得的阳离子交换量的数值差异较大,在报告及结果应用时应注明方法。

1. 仪器

(1)离心机:北京产CD5–A型离心机

(2)离心管:100 mL

(3)锥形瓶:100 mL

(4)量筒:50 mL

(5)移液管:10 mL 、25 mL

(6)碱式滴定管:25 mL

2. 试剂

(1)氯化钡溶液:称取60 g氯化钡(BaCl2·2H2O)溶于水中,转移至500 mL容量瓶中,用水定容。

(2)0.1%酚酞指示剂(W∕V):称取0.1 g酚酞溶于100 mL醇中。

(3)硫酸溶液(0.1 mol/L):移取5.36 mL浓硫酸至1000 mL容量瓶中,用水稀释至刻度。

(4)标准氢氧化钠溶液(≈0.1 mol/L):称取2 g氢氧化钠溶解于500 mL煮沸后冷却的蒸馏水中。其浓度需要标定。

标定方法:各称取两份0.5000g邻苯二甲酸氢钾(预先在烘箱中105 ℃烘干)于250 mL锥形瓶中,加100 mL煮沸后冷却的蒸馏水溶解,再加4滴酚酞指示剂,用配制好的氢氧化钠标准溶液滴定至淡红色。再用煮沸后冷却的蒸馏水做一个空白试验,并从滴定邻苯二甲酸氢钾的氢氧化钠溶液的体积中扣除空白值。计算公式如下:

式中: W ——邻苯二甲酸氢钾的重量,

V1 ——滴定邻苯二甲酸氢钾消耗的氢氧化钠体积,mL;

V0 ——滴定蒸馏水空白消耗的氢氧化钠体积,mL;

204.23 ——邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量,g/mol。

实验步骤

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1.0 g污灌区表层风干土壤样品,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。

计算公式

按下式计算土壤阳离子交换量(CEC):

式中:CEC ——土壤阳离子交换量,cmol/kg;

A ——滴定0.1 mol/L硫酸溶液消耗标准氢氧化钠溶液体积,mL;

B ——滴定离心沉降后的上清液消耗标准氢氧化钠溶液体积,mL;

G ——离心管连同土样的重量,g;

W ——空离心管的重量;g;

W0 ——称取的土样重,g;

N ——标准氢氧化钠溶液的浓度,mol/L。

土壤的阳离子交换量1
篇三:土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法

实验六 土壤的阳离子交换量

11991340 田泽宇

一、概述

土壤是环境中污染物迁移转化的重要场所,土壤的吸附和离子交换能力又使它成为重金属类污染物的主要归宿。污染物在土壤表面的吸附剂离子交换能力又和土壤的组成、结构等有关,因此,对土壤性能的测定,有助于了解土壤对污染物质的净化能力及对污染负荷的允许程度。

土壤中主要存在三种基本成份,一是无机物,而是有机物,三是微生物。在无机物中,粘土矿是其主要部分。粘土矿物的晶格结构中存在许多层状的硅铝酸盐,其结构单元是硅氧四面体和铝氧八面体。四面体硅氧层中的Si常被Al离子部分取代;八面体铝氧层中的Al可部分的被Fe、Mg等离子取代,取代的结果便在晶格中产生负电荷。这些电荷分布在硅酸盐的层面上,并以静电引力吸附层间存在的阳离子,以保持电中性。这些阳离子主要是Ca、Mg、Al、Na、K和H等,它们往往被吸附于矿物质胶体表面上,决定着粘土矿物的阳离子交换行为。

壤中的有机物质主要是腐殖物质,它们可分为三类。一类是不能被碱萃取的胡敏素,另一类是可被碱萃取,但当萃取液酸化时析出而成为沉淀物的腐殖酸,第三类是酸化时不沉淀的富里酸。这些物质成份复杂,分子量不固定,结构单元上存在各种活性基因。它们在土壤中可以提供出很大量的阳离子交换能力,而且对重金属污染物在土壤中有吸附、络合等行为起着重要作用。

土壤存在的这些阳离子可被某些中性盐水溶液中的阳离子交换。若无副反应时,交换反应可以等当量地进行。 2+2+3++++3+2+2+4+3+土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法。土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法。

上述反应中因为存在交换平衡,因此,交换反应实际上不完全。当溶液中交换剂浓度大、交换次数增加时,交换反应可趋于完全。同时,交换离子的本性,土壤的物理状态等对交换完全也有影响。

若用过量的强电解质,如硫酸溶液,把交换到土壤中去的钡离子交换下来,这是由于生成了硫酸钡沉淀,且由于氢离子的交换吸附能力很强,交换基本完全。这样,通过测定交换反应前后硫酸含量变化,可算出消耗的酸量,进而算出阳离子交换量。这种交换量是土壤的阳离子交换总量,通常用每克100克干土中的毫克当量数表示。

二、目的要求

1、测定污灌区表层和深层土的阳离子交换总量。

2、了解污灌对阳离子交换量的影响。

三、仪器与试剂

电动离心机

离心管 50毫升

锥形瓶 100毫升

量筒 25毫升

移液管 10毫升,25毫升

滴定管 碱式25毫升

试管 25毫升

0.1N氢氧化钠标准溶液:称2克分析纯氢氧化钠,溶解在500毫升煮沸后冷却的蒸馏水中。称取0.5克(分析天平上称)于105℃烘箱中烘干后的邻苯二甲酸氢钾两份,分别放入250毫升锥形瓶中,加100毫升煮沸冷却的蒸馏水,溶完再加4

滴酚酞指示剂,用配

置的氢氧化钠标准溶液滴定到淡红色,再用煮沸冷却后的蒸馏水做一个空白试验,并从滴定邻苯二甲酸氢钾的氢氧化钠溶液中扣除空白值。

计算式:

土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法。

式中W为邻苯二甲酸氢钾的重量(克),VNaOH为耗去的氢氧化钠溶液体积(毫升)。 1N氯化钡溶液:称60克BaCl2·2H2O溶于500毫升蒸馏水中。

酚酞指示剂1%(W/V)

硫酸溶液0.2N

土壤:风干后磨碎过200目筛

四、实验过程

1、取4个洗净烘干且重量相近的50毫升离心管,分别套在相应的4个小烧杯上,然后在电子天平上称出重量W克(称准到0.005克,以下同)往其中的两个离心管中各加入1克左右的污灌区表层风干土壤,另外两个离心管中分别加入1克左右的深层风干土,四个离心管及其相应的称量架均做好记号。

2、从称量架上取下离心管,用量筒向各管中加入20毫升氯化钡溶液,加完用玻璃棒搅拌管内容物4分钟。然后将4 支离心管放入离心机内,以每分钟3000转的转速离心5分钟,直到管内上层溶液澄清,下层土壤紧密结实为止。离心完倒尽上层溶液。然后再加入20毫升氯化钡溶液,重复上述步骤再交换一次。离心完保留离心管内的土层。

3、向离心管内倒入20毫升蒸馏水,用玻璃棒搅拌管内容物1分钟。再在离心机内离心(3000转,5分钟),直到土壤完全沉积在管底部,上层溶液澄清为止。倒尽上层清液,将离心管连同管内土样一起,放在相应的小烧杯上,在电子天平上称出各管的重量(G克)。

4、往离心管中移入25毫升0.2N硫酸溶液,搅拌10分钟后放置20分钟,到时离心沉降。离心完把管内清液分别倒入4个洗净烘干的试管内,再从4个试管中各移出10毫升溶液到4个干净的100毫升锥形瓶内。另外移出两份10毫升0.2N硫酸溶液到第五、第六个锥形瓶内。在六个锥形瓶中各加入10毫升蒸馏水和2滴酚酞指示剂,用标准氢氧化钠溶液NNaOHVNVNaOH

滴定到红色刚好出现并于数分红内不褪为终点。10毫升0.2N硫酸溶液耗去的氢氧化钠溶液体积(Aml)和样品消耗氢氧化钠溶液体积(Bml),氢氧化钠溶液的准确浓度(N),连同以上的数据一起记入表中。

五、数据处理

按下式计算土壤阳离子交换量:

交换量(毫克当量/100克土)=

式中的A、B、N代表的意义如上所述,m为加硫酸前土壤的水量(=G-W-干土量) A=(21.2+21.4)/2=21.3

B=(16.4+17.0)/2=16.7

N=0.2 mol/l

M=(0.5833+0.3724)/2=0.4779 g

干土重=(1.0144+1.0062)/2=1.0103 g

交换量(毫克当量/100克土)=2.12 毫克当量/100克土

六、问题讨论

试述土壤中的离子交换与吸附作用对污染物的迁移转化的影响。

吸附作用对污染物在土壤中的质体流动转移有影响,污染物在土壤中的移动距离大小顺序与吸附系数大小顺序一般相反,即吸附强,移动就越不容易。离子交换的选择性较高,适用于较高纯度的分离和净化。

通过本次试验,我了解了污染物迁移转化的主要归宿大多在土壤中,水中也大多在底泥中,通过阳离子交换法可算出阳离子的交换量,从而了解土壤污染情况。 [A2.5B25m]N100干土重

实验九 土壤的阳离子交换量
篇四:土壤阳离子交换量,氯化钡——硫酸强制交换法

实验题目:土壤的阳离子交换量

实验原理:

土壤是环境中污染物迁移转化的重要场所,土壤的吸附和离子交换能力又和土壤的组成、结构等有关,因此对土壤性能的测定,有助于了解土壤对污染物质的净化及对污染负荷的允许程度。

土壤中主要存在三种基本成分,一是无机物,二是有机物,三是微生物。在无机物中,粘土矿物是其主要部分。粘土矿物的晶格结构中存在许多层状的硅铝酸盐,其结构单元是硅氧四面体和铝氧八面体。四面体硅层中的Si4-常被Al3+离子部分取代;八面体铝氧层中的Al3+可部分地被Fe2+、Mg2+等离子取代,取代的结果便在晶格中产生负电荷。这些电荷分布在硅铝酸盐的层面上,并以静电引力吸附层间存在的阳离子,以保持电中性。这些阳离子主要是Ca、Mg、Al、Na、K、H等,它们往往被吸附于矿物胶体表面上,决定着粘土矿物的阳离子交换行为。

土壤中存在的这些阳离子可被某些中性盐水溶液中的阳离子交换。当溶液中交换剂浓度大、交换次数增加时,交换反应可趋于完全。同时,交换离子的本性,土壤的物理状态等对交换完全也有影响。若用过量的强电解质,如硫酸溶液,把交换到土壤中去的钡离子交换下来,这时由于生成了硫酸钡沉淀,且由于氧离子的交换吸附能力很强,交换基本完全。这样,通过测定交换反应前后硫酸含量变化,可算出消耗的酸量,进而算出阳离子交换量。这种交换量是土壤的阳离子交换总量,通常用每1000克干土中的厘摩尔数表示。

实验目的:

1.测定污灌区表层和深层土的阳离子交换总量。

2.了解污灌对阳离子交换量的影响。

仪器与试剂:

电动离心机 离心管 锥形瓶 量筒 移液管 滴定管 试管

1N氯化钡溶液 酚酞指示剂1%(W/V) 硫酸溶液0.2N 土壤 实验过程:

1.0.1N氢氧化钠标准溶液的标定:称2克分析纯氢氧化钠,溶解

在500ml煮沸后冷却的蒸馏水中。称取0.5克(分析天平上称)于105C烘箱中烘干后的邻苯二甲酸氢钾两份,分别放入250毫升锥形瓶中,加100毫升煮沸冷的蒸馏水,溶完再加4滴酚酞指示剂,用配制的氢氧化钠标准溶液滴定到淡红色,在用煮沸冷却后的蒸馏水做一个空白试验,并从滴定邻苯二甲酸氢钾的氢氧化钠溶液中扣除空白值。

2.取4个洗净烘干且重量相近的50ml离心管,分别放在烧杯上在分析天平上称出质量(W克)。往其中的两个管中各加入1克左右的污灌区表层风干土壤,另外两管中加入1克左右的深层风干土。

3.从烧杯中取下离心管,用量筒向各管中加入20ml氯化钡溶液,加完用玻璃棒搅拌管内容物4min。然后将4支离心管放入离心机内,以每分钟3000转的转速离心10min,离心完倒尽上层溶液。然后再加入20ml氯化钡溶液,重复上述步骤在交换一次。离心完保留离心管内的土层。

4.向离心管内倒入20毫升蒸馏水,用玻璃棒搅拌管内容物1分钟。再在离心机内离心,直到土壤全部沉积在管底部,上层溶液澄清为止。倒尽上层清夜,将离心管连同管内土样一起,放在相应的烧杯上,在扭力天平上称出各管的重量(G克)。

5往离心管中移入25毫升0.2N硫酸溶液,搅拌10分钟后放置20分钟,到时离心沉降。离心完把管内清夜分别倒入4个洗净烘干的试管内,再从4个试管中各移出10毫升溶液到4个干净的100毫升锥形瓶内。另外移出两份10毫升0.2N硫酸溶液到第五、第六个锥形瓶内。在六个锥形瓶中各加入10毫升蒸馏水和1滴酚酞指示剂,用标准氢氧化钠溶液滴到红色刚好出现并于数分钟内不褪为终点。10毫升0.2N硫酸溶液耗去的氢氧化钠溶液体积(Aml)和样品消耗氢氧化钠溶液体积(Bml),氢氧化钠溶液的准确浓度(N),连同以上的数据一起记入下表中。

6.NaOH溶液的标定:称2g分析纯氢氧化钠,溶解在500mL煮沸后冷却的蒸馏水中。称取0.5g(分析天平上称)于105℃烘箱中烘干后邻苯二甲酸氢钾两份,分别放在250mL锥形瓶中,加100mL煮沸冷却后的蒸馏水,溶完再加4滴酚酞指示剂,用配制的氢氧化钠标准溶

液滴定至淡红色。用煮沸冷却后的蒸馏水做空白实验,并从滴定邻苯二甲酸氢钾消耗的氢氧化钠标准溶液中扣除空白值。计算式:

W*1000 W------邻苯二甲酸氢钾的质量(g) NNaOH VNaOH-*204.23 VNaOH---耗去氢氧化钠的体积

数据处理:

按下式计算土壤阳离子交换量:

[A*2.5-B*(25+m)/10]*N*100

交换量(厘摩尔/1000g)=

干土重

式中m-----加硫酸前土壤的水量(=G-W-干土重) 实验结果:

氢氧化钠的标定

土壤交换阳离子数据

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