通过比较不同浓度的NH4Ac溶液对天然沸石所吸附的碱金属和碱土金属离子多次连续提取的效果,将由交换性K+、Na+、Ca2+和Mg2+加和所获得的阳离子交换量与由常规土壤阳离子交换量测定法获得的阳离子交换量进行比较,发现常规的土壤分析方法不适于测定天然沸石粉所吸附的交换性K+、Na+、Ca2+和Mg2+及阳离子交换量。建议用K+、Na+、Ca2+和Mg2+5次提取总量分别作为天然沸石粉所吸附的交换性K+、Na+、Ca2+和Mg2+的估算值,并把其提取量加和作为沸石粉阳离子交换量的估算值。
一、方法提出的背景
沸石因具有极强的阳离子吸附能力而被广泛应用于土壤改良。天然沸石粉由含沸石矿物的岩石经研磨加工而成,通常含有一定量的杂质。沸石矿物的种类繁多,不同沸石矿物的吸附性能各异,因此在使用某种沸石粉之前,需要对其吸附性能进行表征。天然沸石的阳离子交换量及沸石所吸附的碱金属与碱土金属离子的组成情况是衡量天然沸石粉质量的重要指标。天然沸石所含的交换性阳离子一般比普通土壤高出9倍左右,因此常规的土壤交换性盐基离子和土壤阳离子交换量分析法可能不适于天然沸石粉的交换性盐基离子和阳离子交换量的测定。
二、材料与方法
沸石粉样品:过106μm筛,X射线检测显示该沸石粉大约含38%的丝光沸石、28%的石英、5%的长石,其余为非晶质物质。
表1列出了不同浓度的NH4Ac溶液对沸石粉中K+的提取量。由表1可知,用不同浓度的NH4Ac溶液提取时,第1次被提取出来的交换性+K释放量有随NH4Ac溶液浓度增加而增加的趋势。当NH4Ac溶液的浓度为0.1mol/L时,交换性+K的第1次释放量为21.5mmol/kg;而当NH4Ac溶液的浓度增大为0.5mol/L时,交换性K+的第1次释放量增加到37.0mmol/kg;当NH4Ac溶液的浓度增大为1.0mol/L时,交换性K+的第1次释放量
进一步增加到42.9mmol/kg,比使用0.1mol/LNH4Ac溶液时增加了一倍;而NH4Ac溶液的浓度在1.0~2.0mol/L时,第1次释放的交换性K+量增加的幅度不大。在第2到第5次提取中,低浓度的NH4Ac溶液有比高浓度NH4Ac溶液提取更多交换性K+的趋势。这可能是由于在高浓度NH4Ac溶液提取的情况下,大部分交换性K+已在第1次提取中释放出来,余下的吸附态K+量较少,所以释放率也相应较小。
在对天然沸石粉进行表征时,若采用常规的土壤交换性盐基离子和土壤阳离子交换量分析法,可能会低估天然沸石粉所吸附的交换性盐基离子及天然沸石粉的阳离子交换量。为了比较彻底地将天然沸石粉所吸附的碱金属和碱土金属离子提取出来,需要用NH4Ac溶液对沸石粉进行长时间的浸泡并进行多次提取;NH4Ac溶液的浓度以1.5mol/L为宜;因为定氮法不能将与盐基离子置换后被沸石粉所吸附的NH4+全部解吸出来,此法不适于天然沸石粉阳离子交换量的测定。建议采用多次连续提取,并测定各次提取液中的K+、Na+、Ca2+、Mg2+含量,然后用5次提取总量分别作为交换性K+、Na+、Ca2+和Mg2+的估算值,以4种阳离子的提取总量作为沸石粉阳离子交换量的估算值。