GB/T 50123-2019土工阳离子交换量试验

58     阳离子交换量试验 

58.1  一 般 规 定

58.1.1       本试验采用氯化钡缓冲液法、1mol ·L^-1乙酸铵交换法、

乙酸钠-火焰光度法测定土中阳离子交换总量。

58.1.2      氯化钡缓冲液法适用于非盐渍化的各种土类，1mol ·L^-1乙 酸铵交换法适用于酸性土，乙酸钠-火焰光度法适用于石灰性土和盐碱土。

58.2  氯化钡缓冲液法

58.2.1       本试验使用的主要仪器设备应符合下列规定：

1    离心机(转速为3000r/min～4000r/min)     及离心管(容量为100mL);

2    分析天平：称量100g, 分度值0.0001g; 天平，分度值0.1g;

3    其他：移液管、滴定管、容量瓶、三角瓶等。

58.2.2      本试验使用的试剂应符合下列规定：

1    1mol ·L^-1氯化钡(BaCl₂) 溶液：称取244g 氯化钡(BaCl₂·     2H₂0),溶于纯水中，移入1000mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，摇匀；

2   氯化钡缓冲试剂：将等体积的三乙醇胺溶液与浓度为 1mol·L^-1的氯化钡溶液混合，调节 pH值至8.1;

3    pH=10 的氨缓冲溶液：称取67.5g 氯化氨于纯水中，加入 570mL浓氨水(p=0.9g/cm³,含氨25%),加纯水稀释至1000mL;

4    0.025mol ·L^-1硫酸镁(MgSO₄)  溶液：称取6.2g 硫酸镁(MgSO₄·7H₂O),用纯水稀释至1000mL;

        5    0.01mol ·L^-1 EDTA 标准溶液：称取3.720g EDTA,用纯水稀释至1000mL, 其标定见本标准第53 .6 .3条第2款第7条 的规定；

6    三乙醇胺溶液：量取90mL  三乙醇胺，用纯水稀释至 1000mL, 加入140mL,浓度为2mol·L^-1的盐酸，移入2000mL容量瓶中，用纯水稀释至刻度，摇匀，贮存期间防止吸收二氧化碳；

7    1.0g·L^-1铬黑T: 称取0.1g 铬黑T, 与 5g 盐酸羟胺共溶于100mL酒精中。

58.2.3      氯化钡缓冲液法试验应按下列步骤进行：

1   称 取 2g 左右通过0. 15mm 筛孔的风干土样，放入离心管 中准确称量；

2    若土样系石灰性土，加入40mL 氯化钡缓冲液试剂，间歇 摇晃1h,用离心机转3min～5min, 弃去清液；若土样系非石灰性 土，则此步骤可以省略；

3    加入80mL 氯化钡缓冲液，摇晃后放置过夜，离心弃去上 部清液；

4    加入80mL 纯水，摇晃至土块碎裂，再离心，弃去上部清 液，将离心管及内容物一起称量；

5  用移液管向离心管中注入40mL的0.025mol·L^-1硫酸镁溶液，间歇摇晃2h,离心后，将上部清液仔细移入有盖三角瓶中；

6    从三角瓶中吸出5mL溶液，加8滴 pH=10的氨缓冲溶液和4滴铬黑 T 指示剂，使呈紫色，用 EDTA标准溶液滴定至颜 色从红变蓝为止(滴定量为V_E4);

7    另 吸 5mL, 的0.025mol ·L^-1硫酸镁溶液用EDTA  标准 溶液滴定至终点(滴定量为V_E5),根据2份滴定结果之差计算交换量。

58.2.4      计算应符合下列规定：

1    考虑到离心过的土样用纯水洗后残留体积的影响，对土样 的滴定量(V_E4) 应按下式的规定进行校正：

V_E3=V_E4(40+m_g2 - m_g1)/40                               (58.2.4-1) 

式中：V_E3——EDTA 标准滴定溶液的体积的数值(mL);

m_g1—— 试样加离心管质量(g);

m_g2——离心后土液混合物加离心管质量(g)。

2  阳离子交换量应按下式计算：

(58.2.4-2)

式中：CEC—— 阳离子交换量(cmol·kg^-1);

V_E5——滴定硫酸镁溶液所消耗Na₂-EDTA的体积(mL);    

V_E3——滴定经硫酸镁处理的土样溶液所消耗的EDTA  标准滴定溶液的体积(mL);

——分取倍数；

C(EDTA)——EDTA标准滴定溶液的浓度(mol·L^-1);

100——mol与cmol的换算系数。

58.2.5 本试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.101的规定。

58.3  1mol ·L^-1乙酸铵交换法

58.3.1  本试验使用的仪器设备应符合下列规定：

1  离心机(转速为3000r/min～4000r/min)及离心管(容量为100mL);

2  分析天平：称量100g,分度值0.0001g;天平，称量200g, 分度值0.01g;

3  其他：移液管、滴定管、容量瓶、三角瓶、开氏瓶(150mL)、 蒸馏装置。

58.3.2  本试验使用的试剂应符合下列规定：

1  固体氧化镁：将氧化镁(化学纯)放在镍蒸发皿或坩埚内，在500℃~600℃高温电炉中灼烧半小时，冷后贮藏在密闭的玻璃器皿内。

2 1mol ·L^-1乙酸铵溶液(pH=7.0):   称取乙酸铵(CH₃COONH₄,   化学纯)77.09g 用水溶解，用纯水稀释至近1000mL 。如 pH≠ 7.0,使用1:1氨水溶液或稀乙酸溶液调节 pH=7.0, 然后用纯水稀释至1000mL。

3  95 %乙醇溶液。

4 液体石蜡(化学纯)。

5 20g ·L^-1硼酸指示剂溶液：称取硼酸(H₃BO₃,化学纯)20g, 溶于1000mL水中；每升硼酸溶液中加入甲基红-溴甲酚绿混 合指示剂20mL, 并用稀酸或稀碱调节至紫红色(葡萄酒色),此时 该溶液的 pH=4.5。

6 pH=10  的氨缓冲溶液：称取氯化铵(化学纯)67.5g 溶于无 二氧化碳的水中，加入新开瓶的浓氨水(分析纯，p=0.9g ·mL^-1, 含 氨25%)570mL,用水稀释至1000mL, 贮于塑料瓶中，并注意防止吸 收空气中的二氧化碳。

7 0.05mol ·L^-1盐酸标准溶液应符合下列规定：

1)0.05mol ·L^-1盐酸标准溶液的配制：吸取盐酸(HCl,  p≈1. 19g/cm³,  分析纯)4.5mL, 放入1000mL 容量瓶中，用纯水稀释至刻度，摇匀；

2)0.05mol ·L^-1盐酸标准溶液的标定：

标定剂硼砂(Na₂B₄O₇· 10H₂O,分析纯)必须保存于相对湿度为 60%～70%的空气中，以确保硼砂含10个结合水，通常 可在干燥器的底部放置氯化钠和蔗糖的饱和溶液(并有二者的固体存在),密闭容器中空气的相对湿度即为

60%～70%。称取硼砂2.3825g 溶于水中，用纯水稀释  至250mL, 得0.05mol·L^-1(Na₂B₄O₇）标准溶液。

吸取上述溶液25mL置于250mL 锥形瓶中，加2滴溴甲酚绿-甲基红指示剂(或2.0g ·kg^-1甲基红指示剂), 用配好的0.05mol·L^-1盐酸溶液滴定至溶液变酒红色 为终点(甲基红的终点为由黄突变为微红色)。同时做 空白试验。盐酸标准溶液的浓度应按下式计算，取3次 标定结果的平均值：

(58.3.2)

式中：Cm-—  盐酸标准滴定溶液的浓度(mol ·L);

C₂—— 硼砂(1/2Na₂B;O,)  标准溶液的浓度(mol ·L^-1);

Vmsio——盐酸标准滴定溶液的体积的数值(mL);

Vmi—— 空白试验用去盐酸标准溶液的体积的数值(mL);

Vm₂—— 吸取硼砂标准溶液的体积的数值(mL)。

8  纳氏试剂：称取氢氧化钾(KOH, 分析纯)134g  溶于460mL水中。另称取碘化钾(K1,分析纯)20g 溶于50mL水中，加入碘化汞(HgI₂, 分析纯)大约3g, 使溶解至饱和状态。然后将两溶液混合即成。

9  甲基红-溴甲酚绿混合指示剂：称取溴甲酚绿0.099g 和甲 基红0.066g 置于玛瑙研钵中，加少量95%乙醇，研磨至指示剂完全溶解为止，最后加95%乙醇至100mL。

58.3.3  1mol ·L^-1乙酸铵交换法试验应按下列步骤进行：

1  称取通过2mm 筛孔的风干土样2.0g, 质地较轻的土壤称 取5.0g,放入100mL 离心管中，沿离心管壁加入少量1mol ·L^-1酸铵溶液，用橡皮头玻璃棒搅拌土样，使其成为搅拌均匀的泥浆状态。再加1mol ·L^-1乙酸铵溶液至总体积约60mL, 并充分搅拌 均匀，然后用1 mol ·L^-1乙酸铵溶液洗净橡皮头玻璃棒，溶液收入离心管内。

2 将离心管成对放在粗天平的两盘上，用乙酸铵溶液使之质 量平衡。平衡好的离心管对称地放入离心机中，离心3min~ 5min, 转速为3000r/min～4000r/min,如不测定交换性盐基，离心后的清液即弃去，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^-1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。最后用1mol·L^-1 乙 酸铵溶液定容，留着测定交换性盐基。

3   往载土的离心管中加少量95%乙醇，用橡皮头玻璃棒搅 拌土样，使之其成为泥浆状态，再加95%乙醇约60mL, 用橡皮头 玻璃棒充分搅匀，以便洗去土粒表面多余的乙酸铵，切不可有小土 团存在。然后将离心管成对放在粗天平的两盘上，用95%乙醇溶 液使之质量平衡，并对称放入离心机中，离心3min～5min,转速为 3000r/min～4000r/min, 弃去酒精溶液。如此反复用酒精洗 3次～4次，直到最后1次乙醇溶液中无铵离子为止，用纳氏试剂 检查铵离子。

4   用水冲洗离心管的外壁，往离心管内加少量水，并搅拌成 糊状，用水把泥浆洗入150mL 开氏瓶中，并用橡皮头玻璃棒擦洗 离心管的内壁，使全部土样转人开氏瓶内，洗入水的体积应控制在 50mL～80mL。蒸馏前往开氏瓶内加入液状石蜡2mL 和氧化镁 1g,立即把开氏瓶装在蒸馏装置上。

5   将盛有20g ·L^-1 硼酸指示剂吸收液25mL 的锥形瓶 (250mL), 放置在用缓冲管连接的冷凝管的下端。打开螺丝夹(蒸 汽发生器内的水要先加热至沸),通入蒸汽，随后摇动开氏瓶内的 溶液使其混合均匀。打开开氏瓶下的电炉电源，接通冷凝系统的 流水。用螺丝夹调节蒸汽流速度，使其一致，蒸馏约20min,馏出 液约达80mL, 以后，应检查蒸馏是否完全。检查方法：取下缓冲 管，在冷凝管下端取几滴馏出液于白瓷比色板的凹孔中，立即往馏 出液内加1滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，呈紫红色，则表示氨 已蒸完，呈蓝色则需继续蒸馏(如加滴纳氏试剂，无黄色反应，即表 示蒸馏完全)。

6 将缓冲管连同锥形瓶内一起取下，用水冲洗缓冲管的内外 壁(洗入锥形瓶内),然后用盐酸标准溶液滴定。同时做空白试验。

58.3.4  阳离子交换量应按下式计算：

 (58.3.4)

式中：CEC—— 阳离子交换量(cmol ·kg^-1 );

C_b1——盐酸标准溶液的浓度(mol ·L^-1 )。

58.3.5  本试验的记录格式应符合本标准附录 D表 D.102的规定。

58.4  乙酸钠-火焰光度法

58.4.1  本试验，适用于石灰性土和盐碱土，所用的仪器设备应符 合下列规定：

1  离心机(转速为3000r/min～4000r/min) 及离心管(容量 为100mL);

2  分析天平：称量100g,分度值0.0001g;天平，分度值0.1g;

3  火焰光度计；

4  其他：移液管、容量瓶。

58.4.2  试剂应符合下列规定：

1  1mol·L^-1乙 酸 钠 溶 液 (pH=8.2):称 取 乙 酸 钠(CH₃COONa · 3H₂O,  分析纯)136g  用 蒸 馏 水 溶 解 并 稀 释 至1000mL 。此溶液 pH=8.2;

2  异丙醇(99%)或乙醇(95%);

3  1mol ·L^-1 NH₄OAc 溶液(pH=7.0): 取冰乙酸(99.5%)57mL, 加蒸馏水至500mL, 加69mL 浓氨水(NH₃ ·H₂O), 再加蒸馏水至约980mL, 用氨水溶液或乙酸溶液调节溶液 pH=7.0, 然后用纯水稀释到1000mL;

4  钠 (Na)   标准溶液：称取氯化钠(分析纯，105℃烘4h)2.5423g, 以 pH=7.0的0 .1mol·L^-1NH₄OAc 溶液为溶剂，定容于1000mL, 即为1000μg·mL^-1钠标准溶液，然后逐级用醋酸铵 溶液稀释成3μg·mL^-1、5μg·mL^-1、10μg·mL^-1、20μg·mL^-1、30μg ·mL^-1、50μg ·mL^-1 钠标准溶液，贮于塑料瓶中保存。

58.4.3  乙酸钠-火焰光度法试验应按下列步骤进行：

1 称取过1mm 筛孔的风干土样4.00g～6.00g  (黏土4g, 砂 土6g),  置于50mL 离心管中。

2  当含盐量较大时，于离心管中加入50℃左右的50%乙醇 溶液30mL, 搅拌，离心，弃去清液，反复数次至用BaCl₂溶液检查 清液仅有微量 BaSO₄反应为止。

3  加 pH=8.2的1mol ·L^-1 NaOAc溶液33mL, 使各管质量一致，塞住管口，振荡5min 后离心，弃去清液。重复用 NaOAc 提取4次。然后以同样方法，用异丙醇或乙醇溶液洗涤试样3次， 最后1次尽量除尽洗涤液。

4 将 上 述 土 样 加 1mol ·L^-1NH₄OAc 溶 液 3 3mL,  振荡5min (必要时用玻棒搅动),离心，将清液小心地倾入100mL 容量 瓶中；按同样方法用1mol ·L^-1NH₄OAc 溶液交换洗涤两次，收集的清液最后用1mol·L^-1 NH₄OAc溶液稀释至刻度。

5  用火焰光度计测定溶液中 Na+ 浓度，计算土壤交换量。

58.4.4  阳离子交换量应按下式计算：

  (58.4.4)

 式中：—— 标准曲线上查得的待测液中钠离子的质量浓度 (μg·mL^-1);

V_hd——测定时定容的体积的数值(mL);

N—— 吸取滤液的稀释倍数；

23——钠的摩尔质量(g·mol^-1)。

58.4.5  本试验的记录格式应符合本标准附录 D 表 D.103 的规定。