專利名稱：測定粘土陽離子交換容量的分光光度法的制作方法
技術領域：
本發明涉及利用離子交換來分析粘土的領域，特別涉及測定粘土陽離子交換容量的方法。
在現有技術中粘土陽離子交換容量的方法主要有兩類一類是氯化鋇-硫酸法;一類是定氮蒸餾法。前法首先將粘土樣品用一定量的氯化鋇溶液與粘土進行交換，交換后的溶液用硫酸將二價鋇離子沉淀出來，用重量法測定，然后計算出交換到粘土上的二價鋇離子，再計算出粘土的陽離子交換容量。這個方法由于采用氯化鋇作交換液，對處理后的溶液不能直接用于測定鹽基分量，準確度較低。后一方法用氯化銨或醋酸銨溶液作交換液，與粘土上的陽離子進行交換，然后加堿蒸餾已交換上銨離子的粘土樣，蒸餾出來的氨氣用硼酸吸收，再用酸堿滴定法測出氨氣含量，最后計算出粘土的陽離子交換容量。這個方法在定量過程中采用酸堿滴定法，準確度較低;在蒸餾過程中浪費水，事后操作也麻煩;還不適用于酸性粘土的陽離子交換容量的測定;此法又受定氮儀數目的限制，不適用于批量土樣陽離子交換容量的測定。以上這兩種方法都具有操作復雜;分析速度慢;不適于測試批量粘土樣品的缺點，由于其方法本身所限，所測的準確度、精密度相對地低，此外，這兩種方法都不能用于測定酸性粘土的陽離子交換容量。
本發明目的在于提供一種分析速度快、準確性高、適于測定酸性、堿性和中性粘土的陽離子交換容量的方法。
本發明目的是這樣達到的提供一種用分光光度法測定粘土陽離子交換容量的方法，在該方法中，用氯化銨溶液對微量粘土試樣進行處理和交換后，使粘土轉變為銨質土，經交換下來的銨離子再用分光光度法測定，從而本發明目的就完全達到了。
以下結合附
圖1對本發明進行祥細說明本發明方法包括樣品處理、待測液的制備、繪制標準工作曲線和待測液的測定，以下分別說明第1步將粘土樣磨細過200目篩子，如是油氣層砂巖則過60目篩子，在150℃恒溫干燥4小時備用;
第2步稱取粘土樣0.1克，準確至0.0001克，將其置于離心管中，在該管中加入25-30毫升0.5摩爾/升的氯化銨交換液，邊攪拌邊交換15分鐘，用蒸餾水在臺秤上平衡兩只這樣的離心管，然后對稱地置入離心機中，以3500轉/分鐘的轉速離心15分鐘，靜止沉淀后棄去上層清液，這是為了使粘土的各吸附陽離子與銨離子進行充分交換;
第3步在盛有上步沉淀土樣的離心管中加入25-30毫升蒸餾水，經攪拌后洗去殘余的銨離子，重復第2步的離心操作，然后繼續棄去上層清液;
第4步向上步沉淀后盛有沉淀土樣的離心管中加入25-30毫升濃度為0.5摩爾/升的氯化鉀溶液，邊攪拌邊交換15分鐘以上，繼續重復第2步中的離心操作，待沉淀后，將上層清液移到100毫升容量瓶中;
第5步對上步離心管中的沉淀土樣重復第4步操作，并使上層清液轉移到第4步的同一容量瓶中，定容，搖勻，即成待測溶液。這二步是使在粘土上吸附的銨離子與鉀離子再進行交換，以上5步中所加入的氯化銨交換液為25-30毫升0.5摩爾/升的氯化銨，后加入的氯化鉀溶液為25-30毫升0.5摩爾/升的氯化鉀，在此范圍內可使粘土的各吸附離子與銨離子以及粘土上吸附的銨離子與鉀離子進行充分交換，如取少了則不利于交換，取量多了又浪費，并不一定在取得準確容積上浪費操作時間、二者在以上容量范圍內均可取得良好交換效果，并對測定結果無影響;
第6步分別量取第5步所得待測溶液0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、……毫升，分別裝于10毫升溶液瓶中，向各瓶中加入0.2毫升納氏試劑(Nesseler's agent)，定容，搖勻，放置10分鐘后按序在721型分光光度計上選擇波長425納米，用1厘米比色皿，試劑空白格參比，在該分光光度計上測出各吸光值，然后在標準工作曲線上查得待測液相應容量瓶中銨離子含量，換算成粘樣的陽離子交換容量。
納氏試劑(Nesseler's agent)制法如下稱取10克碘化汞和7克碘化鉀置于瑪瑙研體中，加入少量蒸餾水磨成糊狀，并補充少量蒸餾水至全部溶解，然后用蒸餾水洗入燒杯中，在不斷攪拌下，加入50毫升30%的氫氧化鈉溶液，最后轉移到1000毫升容量瓶中，定容，搖勻，置于暗處數日，待溶液完全澄清后，用虹吸法小心地將其上部清液移入棕色劑瓶中，于暗處保存。
標準工作曲線是這樣制作的分別取銨離子標準工作液(5.556毫摩爾/升)0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、……毫升，裝于10毫升容量瓶中，向每個容量瓶中加入0.2毫升納氏試劑，定容，搖勻，放置10分鐘后按序在721型分光光度計上，選擇波長425納米，用1厘米比色皿，試劑空白作參比，在分光光度計上測出各吸光值，根據測得的吸光值及銨離子含量繪出標準工作曲線。所測出各銨離子標準工作液的吸光值為E，以銨離子濃度C作為橫坐標，再以吸光值E為縱坐標，繪出標準工作曲線，如附圖1所示。在附圖1中標準工作曲線的角度為α，銨離子濃度C的單位為毫克/毫升，因此，tgα＝E/C;即C＝E/tgα。
計算粘土的陽離子交換容量(CEC值)的公式如下CEC＝(VE/m×W×V1×tgα)×100式中CEC粘土的陽離子交換容量(單位為毫摩爾/100克);
W粘土樣重量(克);
V1測定時所取待測液體積;(毫升)V待測液體的定容體積;(毫升)E待測液體的吸光值;
m銨離子摩爾質量(克/摩爾)本發明方法的原理如下NH3+2(Hg.I)+3NaOH→3NaI+NH2.HgI.HgO(黃色)+4KI+2H2O待測溶液中含有銨離子，而在納氏試劑中有碘化鉀、碘化汞和氫氧化鈉，反應生成的NH2.HgI.HgO是黃色配合物，該黃色配合物在分光光度計上的靈敏吸收波長在425納米，并且銨離子溶液在0-0.15毫摩爾/升的濃度范圍內符合郎伯比爾定律，較正曲線線性相關系數最小值是0.9990。
本發明的測定粘土陽離子交換容量分光光度法用于測定粘土理化性能重要指標的陽離子交換容量，克服了歷來傳統測試粘土陽離子交換容量方法的缺點，適于測定酸性、堿性或中性粘土的陽離子交換容量，操作簡便，分析速度快，尤其是測定大批量土樣時更具有優勢，測定結果準確度高，重復性好。經中國科學院地質研究所和北京石油勘探研究院實驗中心兩家試用于測試標準粘土樣，到得滿意的結果。
權利要求
1.測定粘土陽離子交換容量的分光光度法，其特征在于第1步將粘土樣磨細、過篩和干燥；第2步稱取粘土樣0.1克，置于離心管中，在該管中加入25-30毫升濃度為0.5摩爾/升的氯化銨交換液，邊攪拌邊交換15分鐘，在離心機中離心，待沉淀后，棄去上層清液；第3步在第2步盛有沉淀土樣的離心管中加入25-30毫升體積蒸餾水，經攪拌后洗去殘余的銨離子，再重復第2步的離心操作，待沉淀后棄去上層清液；第4步向上步沉淀后盛有沉淀土樣的離心管中加入25-30毫升濃度為0.5摩爾/升的氯化鉀溶液，邊攪拌邊交換15分鐘以上，繼續重復第2步中的離心操作，待沉淀后將上層清液轉移到100毫升的容量瓶中；第5步對上步離心管中的沉淀土樣重復第4步操作，并使上層清液轉移到第4步的同一容量瓶中，定容，搖勻，即成待測溶液；第6步分別量取第5步所得待測溶液0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0……毫升，裝于10毫升溶液瓶中，向各瓶中加入納氏試劑0.2毫升，定容，搖勻，放置10分鐘后按序在分光光度計上選擇波長425納米，用1厘米比色皿，試劑空白作參比，在該分光光度計上測出各吸光值，然后在標準工作曲線上查得待測液相應容量瓶中銨離子含量，換算成粘土樣的陽離子交換容量。
2.按照權利要求1所說的分光光度法，其特征在于第1步中的粘土樣磨細過200目篩子，如是油氣層砂巖則過60目篩子，在105℃恒溫干燥4小時。
3.按照權利要求1所說的分光光度法，其特征在于稱取土樣準確至0.0001克。
4.按照權利要求1所說的分光光度法，其特征在于在從第2步到第5步離心操作中，離心機轉速為3500轉/分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種用分光光度計測定陽離子交換容量的方法，是將土樣用氯化銨溶液處理、交換，使粘土轉變為銨質土，再用氯化鉀溶液交換銨質土，交換下來的銨離子用分光光度計測量，由此計算出粘土的陽離子交換容量。采用本法可測定酸性、堿性和中性粘土的陽離子交換容量；測定范圍廣，操作過程簡便，分析速度快，尤其適用分析測定批量土樣，該法干擾因素少，準確度高，重現性好。
文檔編號G01N1/28GK1062210SQ9210028
公開日1992年6月24日 申請日期1992年1月18日 優先權日1992年1月18日
發明者孫維林, 王鐵軍, 趙黎安, 黨慶功, 龍安厚, 劉慶旺, 孫連榮 申請人:大慶石油學院