阳离子交换量的测定 乙酸铵交换法

FHZDZTR0029 土壤 阳离子交换量的测定 乙酸铵交换法 F-HZ-DZ-TR-0029 土壤—阳离子交换量的测定—乙酸铵交换法 1 范围 本适用于酸性和中性土壤阳离子交换量的测定。 2 原理 土壤的阳离子交换性能，是指土壤溶液中的阳离子与土壤固相阳离子之间所进行的交换 作用，它是由土壤胶体表面性质所决定。土壤胶体是土壤中粘土矿物和腐殖酸以及相互结合 形成的复杂有机矿质复合体，其吸收的阳离子包括钾、钠、钙、镁、铵、氢、铝等。土壤交 换性能对植物营养和施肥有较大作用，它能调节土壤溶液的浓度，保持土壤溶液成分的多样 性和平衡性，还可保持养分免于被雨水淋失。土壤阳离子交换性能包括阳离子交换量、 交换性阳离子和盐基饱和度等。阳离子交换量是指土壤胶体所吸附的各种阳离子的总量，常 作为评价土壤保肥能力的指标，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，它反映土壤的负电荷总量和表征土壤的化学性质。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。 3 试剂 3.1 乙酸铵溶液：1mol/L，称取 77.09g乙酸铵，用水溶解，加水稀释至近 1000mL，用氢氧 化铵（1+1）或稀乙酸调节至 pH7.0，然后加水稀释至 1000mL。 3.2 乙醇（950mL/L）。 3.3 液体石蜡。 3.4 甲基红-溴甲酚绿混合指示剂：称取 0.099g溴甲酚绿和 0.066g甲基红置于玛瑙研钵中， 加少量乙醇（950mL/L），研磨至指示剂完全溶解为止，最后加乙醇（950mL/L）至 100mL。 3.5 硼酸指示剂溶液：称取 20g硼酸，溶于 1000mL水中。每 1000mL硼酸溶液中加入 20mL 甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，并用稀酸或稀碱溶液调节至紫红色（葡萄酒色），此时溶液的 pH为 4.5。 3.6 盐酸标准溶液：0.05mol/L，每 1000mL水中加入 4.5mL盐酸（ρ 1.19g/mL），混匀。 标定：称取 2.3825g硼砂（Na2B4O7·10H2O），精确至 0.0001g，加水溶解后稀释至 250mL， 得 0.0500mol/L硼砂标准溶液。吸取 25.00mL硼砂标准溶液置于 250mL锥形瓶中，加 2滴甲 基红-溴甲酚绿混合指示剂，用盐酸标准溶液滴定至溶液呈酒红色为终点。同时做空白试验。 盐酸标准溶液的浓度按下式计算： C= 02 11 VV VC − × 式中： C——盐酸标准溶液浓度，mol/L； C1——硼砂标准溶液浓度，mol/L； V1——硼砂标准溶液体积，mL； V2——盐酸标准溶液用量，mL； V0——空白试验消耗盐酸标准溶液体积，mL。 3.7 缓冲溶液：称取 67.5g氯化铵，溶于无二氧化碳水中，加入新开瓶的氢氧化铵（ρ 0.90g/mL） 570mL，用无二氧化碳水稀释至 1000mL，贮于塑料瓶中，并注意防止吸入空气中的二氧化碳， 1 缓冲溶液 pH10。 3.8 酸性铬蓝 K-萘酚绿 B混合指示剂：称取 0.5g酸性铬蓝 K和 1.0g萘酚绿 B，与 100g于 105℃烘过的氯化钠相互研细磨匀，贮于棕色瓶中。 3.9 氧化镁：将固体氧化镁在 500℃~600℃高温炉中灼烧 30min，冷却后贮存在密闭的玻璃 瓶中。 3.10 纳氏试剂：称取 134g氢氧化钾，溶于 460mL水中。称取 20g碘化钾，溶于 50mL水中， 加入 3g碘化汞，使其溶解至饱和状态。然后将两溶液合并即成。 注：标定用硼砂必须保存于相对湿度 60%~70%的空气中，以确保硼砂含有 10 个化合水。通常可在干燥器的底部放置 氯化钠和蔗糖的饱和溶液（有两者的固体存在），此时干燥器中空气的相对湿度即为 60%~70%。 4 仪器 4.1 电动离心机，转速 3000r/min~4000r/min。 4.2 离心管，100mL。 4.3 凯氏瓶，150mL。 4.4 蒸馏装置（图 1）。 5 试样制备 1 进 收 管 风干粉末土样，粒度小于 2mm，称样测定时，另称取一 份试样测定吸附水，最后换算成烘干样计算结果。 6 操作步骤 6.1 称取通过 2mm筛孔的风干土样 2.00g（精确至 0.01g）置 于 100mL离心管中（质地轻的土样称取 5.00g，精确至 0.01g）， 沿离心管壁加入少量 1mol/L 乙酸铵溶认，用橡皮头玻璃棒搅 拌土样，使其成为均匀的泥浆状态。再加入 1mol/L 乙酸铵溶 液至总体积约 60mL，并充分搅拌均匀，然后用 1mol/L乙酸铵 溶液洗净橡皮头玻璃棒，洗液收入离心管内。 6.2 将离心管成对放在架盘天平的两盘上，用 1mol/L乙酸铵 溶液使之质量平衡。平衡好的离心管对称地放入离心机中，离 心 3min~5min，转速 3000r/min~4000r/min。如不测定交换性盐 基时，每次离心后的清液即可弃去；如需测定交换性盐基时， 每次离心后的清液收集在 250mL容量瓶中，如此用 1mol/L乙 酸铵溶液处理 3 次~5 次，直到最后浸出液中无钙离子反应为 止。收集的浸出液最后用 1mol/L 乙酸铵溶液定容，作测定交 换性盐基用。 6.3 状态 的乙 （9 300 后一 6.4 用水 氏瓶 镁， 6.5 丝夹 开启 馏约 图 1 蒸馏装置图 —蒸气发生器；2—冷凝系统；3—冷凝水 口；4—冷凝水出口；5—凯氏瓶；6—吸 瓶；7、8—电炉；9—丫形管；10—橡皮 ；11—螺丝夹；12—弹簧夹 向盛土的离心管中加入少量乙醇（950mL/L），用橡皮头玻璃棒搅拌土样，使其成为泥浆 。再加入乙醇（950mL/L）至总体积约 60mL，并充分搅拌均匀，以便洗去土粒表面多余 酸铵溶液，切不可有小土团存在。然后将离心管成对放在架盘天平的两盘上，用乙醇 50mL/L）使之质量平衡。平衡好的离心管对称地放入离心机中，离心 3min~5min，转速 0r/min~4000r/min，弃去乙醇溶液。如此反复用乙醇（950mL/L）洗涤 3 次~4 次，直至最 次乙醇溶液中无铵离子为止（用纳氏试剂检查无黄色反应）。 洗净多余的铵离子后，用水冲洗离心管的外壁，向离心管内加入少量水，并搅拌成糊状， 将泥浆洗入 150mL凯氏瓶中，并用橡皮头玻璃棒擦洗离心管的内壁，使全部土样转入凯 内，洗涤水的体积应控制在 50mL~80mL。蒸馏前向凯氏瓶内加 2mL液体石蜡和 1g氧化 立即将凯氏瓶安放在蒸馏装置上。 将盛有 25mL硼酸指示剂溶液的 250mL锥形瓶，用缓冲管连接在冷凝管的下端。打开螺 ，通入蒸气（蒸气发生器内的水要先加热至沸），随后摇动凯氏瓶内的溶液使其混合均匀。 凯氏瓶下的电炉，接通冷凝系统的流水。用螺丝夹调节蒸气流速，使流速保持一致，蒸 20min，待馏出液约达到 80mL 后，用纳氏试剂检查蒸馏是否完全（纳氏试剂无黄色反 2 应）。 6.6 将缓冲管连同锥形瓶内的吸收液一起取下，用水冲洗缓冲管的内外壁（洗液洗入锥形瓶 内）。然后加入 2 滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，用盐酸标准溶液滴定至溶液呈酒红色为终 点。同时做空白试验。 注 1：本法也可改用过滤洗涤法代替离心机离心法操作。 注 2：检查浸出液中的钙离子，可取最后一次乙酸铵浸出液 5mL置于试管中，加 1mL pH10缓冲溶液，再加少许酸性 铬蓝 K-萘酚绿 B 混合指示剂。如浸出液呈蓝色，表示无钙离子；如呈紫红色，表示有钙离子，还须用乙酸铵溶 液继续浸提。 7 结果计算 按下式计算土壤阳离子交换量： CEC= 1000 10 )( 0 ××× −× Km VVC 式中： CEC——阳离子交换量，c mol/kg； C——盐酸标准溶液浓度，mol/L； V——盐酸标准溶液用量，mL； V0——空白试验盐酸标准溶液用量，mL； m——风干土样质量，g； K——风干土样换算成烘干土样的水分换算系数； 10——m mol换算成 c mol倍数 。 8 允许差 样品进行两份平行测定，取其算术平均值，取一位小数。两份平行测定结果允许差按表 1规定。 表 1 阳离子交换量测定允许差 阳离子交换量 c mol/kg 允许差 c mol/kg >30 >1.5 10~30 0.5~1.5 <10 <0.5 9 参考文献 [1] LY/T 1243-1999. 森林土壤阳离子交换量的测定。 [2] 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. [3] 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