专利名称：测定粘土阳离子交换容量的分光光度法的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用离子交换来分析粘土的领域，特别涉及测定粘土阳离子交换容量的方法。
在现有技术中粘土阳离子交换容量的方法主要有两类一类是氯化钡-硫酸法;一类是定氮蒸馏法。前法首先将粘土样品用一定量的氯化钡溶液与粘土进行交换，交换后的溶液用硫酸将二价钡离子沉淀出来，用重量法测定，然后计算出交换到粘土上的二价钡离子，再计算出粘土的阳离子交换容量。这个方法由于采用氯化钡作交换液，对处理后的溶液不能直接用于测定盐基分量，准确度较低。后一方法用氯化铵或醋酸铵溶液作交换液，与粘土上的阳离子进行交换，然后加碱蒸馏已交换上铵离子的粘土样，蒸馏出来的氨气用硼酸吸收，再用酸碱滴定法测出氨气含量，最后计算出粘土的阳离子交换容量。这个方法在定量过程中采用酸碱滴定法，准确度较低;在蒸馏过程中浪费水，事后操作也麻烦;还不适用于酸性粘土的阳离子交换容量的测定;此法又受定氮仪数目的限制，不适用于批量土样阳离子交换容量的测定。以上这两种方法都具有操作复杂;分析速度慢;不适于测试批量粘土样品的缺点，由于其方法本身所限，所测的准确度、精密度相对地低，此外，这两种方法都不能用于测定酸性粘土的阳离子交换容量。
本发明目的在于提供一种分析速度快、准确性高、适于测定酸性、碱性和中性粘土的阳离子交换容量的方法。
本发明目的是这样达到的提供一种用分光光度法测定粘土阳离子交换容量的方法，在该方法中，用氯化铵溶液对微量粘土试样进行处理和交换后，使粘土转变为铵质土，经交换下来的铵离子再用分光光度法测定，从而本发明目的就完全达到了。
以下结合附
图1对本发明进行祥细说明本发明方法包括样品处理、待测液的制备、绘制标准工作曲线和待测液的测定，以下分别说明第1步将粘土样磨细过200目筛子，如是油气层砂岩则过60目筛子，在150℃恒温干燥4小时备用;
第2步称取粘土样0.1克，准确至0.0001克，将其置于离心管中，在该管中加入25-30毫升0.5摩尔/升的氯化铵交换液，边搅拌边交换15分钟，用蒸馏水在台秤上平衡两只这样的离心管，然后对称地置入离心机中，以3500转/分钟的转速离心15分钟，静止沉淀后弃去上层清液，这是为了使粘土的各吸附阳离子与铵离子进行充分交换;
第3步在盛有上步沉淀土样的离心管中加入25-30毫升蒸馏水，经搅拌后洗去残余的铵离子，重复第2步的离心操作，然后继续弃去上层清液;
第4步向上步沉淀后盛有沉淀土样的离心管中加入25-30毫升浓度为0.5摩尔/升的氯化钾溶液，边搅拌边交换15分钟以上，继续重复第2步中的离心操作，待沉淀后，将上层清液移到100毫升容量瓶中;
第5步对上步离心管中的沉淀土样重复第4步操作，并使上层清液转移到第4步的同一容量瓶中，定容，摇匀，即成待测溶液。这二步是使在粘土上吸附的铵离子与钾离子再进行交换，以上5步中所加入的氯化铵交换液为25-30毫升0.5摩尔/升的氯化铵，后加入的氯化钾溶液为25-30毫升0.5摩尔/升的氯化钾，在此范围内可使粘土的各吸附离子与铵离子以及粘土上吸附的铵离子与钾离子进行充分交换，如取少了则不利于交换，取量多了又浪费，并不一定在取得准确容积上浪费操作时间、二者在以上容量范围内均可取得良好交换效果，并对测定结果无影响;
第6步分别量取第5步所得待测溶液0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、……毫升，分别装于10毫升溶液瓶中，向各瓶中加入0.2毫升纳氏试剂(Nesseler's agent)，定容，摇匀，放置10分钟后按序在721型分光光度计上选择波长425纳米，用1厘米比色皿，试剂空白格参比，在该分光光度计上测出各吸光值，然后在标准工作曲线上查得待测液相应容量瓶中铵离子含量，换算成粘样的阳离子交换容量。
纳氏试剂(Nesseler's agent)制法如下称取10克碘化汞和7克碘化钾置于玛瑙研体中，加入少量蒸馏水磨成糊状，并补充少量蒸馏水至全部溶解，然后用蒸馏水洗入烧杯中，在不断搅拌下，加入50毫升30%的氢氧化钠溶液，最后转移到1000毫升容量瓶中，定容，摇匀，置于暗处数日，待溶液完全澄清后，用虹吸法小心地将其上部清液移入棕色剂瓶中，于暗处保存。
标准工作曲线是这样制作的分别取铵离子标准工作液(5.556毫摩尔/升)0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、……毫升，装于10毫升容量瓶中，向每个容量瓶中加入0.2毫升纳氏试剂，定容，摇匀，放置10分钟后按序在721型分光光度计上，选择波长425纳米，用1厘米比色皿，试剂空白作参比，在分光光度计上测出各吸光值，根据测得的吸光值及铵离子含量绘出标准工作曲线。所测出各铵离子标准工作液的吸光值为E，以铵离子浓度C作为横坐标，再以吸光值E为纵坐标，绘出标准工作曲线，如附图1所示。在附图1中标准工作曲线的角度为α，铵离子浓度C的单位为毫克/毫升，因此，tgα＝E/C;即C＝E/tgα。
计算粘土的阳离子交换容量(CEC值)的公式如下CEC＝(VE/m×W×V1×tgα)×100式中CEC粘土的阳离子交换容量(单位为毫摩尔/100克);
W粘土样重量(克);
V1测定时所取待测液体积;(毫升)V待测液体的定容体积;(毫升)E待测液体的吸光值;
m铵离子摩尔质量(克/摩尔)本发明方法的原理如下NH3+2(Hg.I)+3NaOH→3NaI+NH2.HgI.HgO(黄色)+4KI+2H2O待测溶液中含有铵离子，而在纳氏试剂中有碘化钾、碘化汞和氢氧化钠，反应生成的NH2.HgI.HgO是黄色配合物，该黄色配合物在分光光度计上的灵敏吸收波长在425纳米，并且铵离子溶液在0-0.15毫摩尔/升的浓度范围内符合郎伯比尔定律，较正曲线线性相关系数最小值是0.9990。
本发明的测定粘土阳离子交换容量分光光度法用于测定粘土理化性能重要指标的阳离子交换容量，克服了历来传统测试粘土阳离子交换容量方法的缺点，适于测定酸性、碱性或中性粘土的阳离子交换容量，操作简便，分析速度快，尤其是测定大批量土样时更具有优势，测定结果准确度高，重复性好。经中国科学院地质研究所和北京石油勘探研究院实验中心两家试用于测试标准粘土样，到得满意的结果。
权利要求
1.测定粘土阳离子交换容量的分光光度法，其特征在于第1步将粘土样磨细、过筛和干燥；第2步称取粘土样0.1克，置于离心管中，在该管中加入25-30毫升浓度为0.5摩尔/升的氯化铵交换液，边搅拌边交换15分钟，在离心机中离心，待沉淀后，弃去上层清液；第3步在第2步盛有沉淀土样的离心管中加入25-30毫升体积蒸馏水，经搅拌后洗去残余的铵离子，再重复第2步的离心操作，待沉淀后弃去上层清液；第4步向上步沉淀后盛有沉淀土样的离心管中加入25-30毫升浓度为0.5摩尔/升的氯化钾溶液，边搅拌边交换15分钟以上，继续重复第2步中的离心操作，待沉淀后将上层清液转移到100毫升的容量瓶中；第5步对上步离心管中的沉淀土样重复第4步操作，并使上层清液转移到第4步的同一容量瓶中，定容，摇匀，即成待测溶液；第6步分别量取第5步所得待测溶液0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0……毫升，装于10毫升溶液瓶中，向各瓶中加入纳氏试剂0.2毫升，定容，摇匀，放置10分钟后按序在分光光度计上选择波长425纳米，用1厘米比色皿，试剂空白作参比，在该分光光度计上测出各吸光值，然后在标准工作曲线上查得待测液相应容量瓶中铵离子含量，换算成粘土样的阳离子交换容量。
2.按照权利要求1所说的分光光度法，其特征在于第1步中的粘土样磨细过200目筛子，如是油气层砂岩则过60目筛子，在105℃恒温干燥4小时。
3.按照权利要求1所说的分光光度法，其特征在于称取土样准确至0.0001克。
4.按照权利要求1所说的分光光度法，其特征在于在从第2步到第5步离心操作中，离心机转速为3500转/分钟。
全文摘要
本发明公开了一种用分光光度计测定阳离子交换容量的方法，是将土样用氯化铵溶液处理、交换，使粘土转变为铵质土，再用氯化钾溶液交换铵质土，交换下来的铵离子用分光光度计测量，由此计算出粘土的阳离子交换容量。采用本法可测定酸性、碱性和中性粘土的阳离子交换容量；测定范围广，操作过程简便，分析速度快，尤其适用分析测定批量土样，该法干扰因素少，准确度高，重现性好。
文档编号G01N1/28GK1062210SQ9210028
公开日1992年6月24日 申请日期1992年1月18日 优先权日1992年1月18日
发明者孙维林, 王铁军, 赵黎安, 党庆功, 龙安厚, 刘庆旺, 孙连荣 申请人:大庆石油学院