乙二胺四乙酸-乙酸铵盐交换法测定阳离子交换量方法优化

针对乙二胺四乙酸(EDTA)-乙酸铵交换法测定土壤阳离子交换量耗时长的问题,对方法的搅拌方式、搅拌时间、蒸馏时间进行优化。优化后分析条件为:用磁力搅拌器代替人工橡皮头玻璃棒搅拌,确定搅拌时间为90 s,确定蒸馏时间为6 min。选择4个不同地区不同阳离子交换量的土壤标准物质用优化前、后的方法分别进行7次测定,其检测结果相对标准偏差为1.53%~5.32%;28个实际样品进行成对二样本均值分析,优化前、优化后测定的土壤阳离子交换量结果无显著性差异;对优化前、后28个土壤样品阳离子交换量测定结果进行相关性分析,线性相关显著,相关系数r=0.998。结果表明,EDTA-乙酸铵交换法优化前、后均具有较好的精密度和准确度,结果无显著性差异,EDTA乙酸铵交换法优化后的方法检测时间(1人测定8个样品)由280 min缩短到130 min,提高了检测效率,适合批量石灰性土壤阳离子代换量的测定。

“Grafting from”法制备高载量大孔弱阳离子交换层析介质

针对大孔聚合物层析介质孔径大、比表面积低而导致的蛋白结合容量低的问题,采用“graftingfrom”策略,以大孔聚丙烯酸酯微球为基质,通过氧化还原引发甲基丙烯酸在微球表面接枝聚合,制备了高载量弱阳离子交换层析介质.研究了单体浓度、过硫酸钾浓度及反应温度等因素对蛋白结合容量的影响.所得介质的蛋白静态结合容量和动态结合容量分别达到252.21和157.25mg/mL;同时发现具有一定离子交换容量的该类介质能够在0.2 mol/L NaCl缓冲液中保持100 mg/mL的蛋白结合容量.将该层析介质用于鸡卵清中溶菌酶的纯化,获得了较高的纯化效率.

阳离子交换高效液相色谱法快速测定蔬菜中灭蝇胺的残留量

取10 g蔬菜样品,加入20 mL体积比1∶99的乙酸-乙腈混合溶液,振荡提取20 min,加入6 g无水硫酸镁,振荡5 min,离心2 min,分取4 mL上清液,过活化好的氨基固相萃取柱,收集全部流出液。用2 mL体积比3∶1的乙腈-甲苯混合溶液洗脱柱子,收集洗脱液并合并至上述流出液中。所得溶液于40℃氮吹至近干,用1.0 mL体积比65∶35的含0.2%(体积分数)乙酸的20 mmol·L^(-1)乙酸钠溶液和乙腈的混合溶液(流动相)复溶,涡旋1 min,过0.22μm滤膜,滤液供高效液相色谱仪分析。在ZORBAX 300-SCX强阳离子交换色谱柱上以流动相等度洗脱分离滤液中的目标物,外标法定量。结果显示,灭蝇胺的质量浓度在0.02~2.00 mg·L^(-1)内和峰面积呈线性关系,检出限(3S/N)为0.006 mg·kg^(-1)。按照标准加入法进行回收试验,回收率为83.6%~90.5%,测定值的相对标准偏差(n=6)为1.5%~9.0%。方法用于43批蔬菜样品的分析,灭蝇胺的检出率为28%,有3批豇豆中灭蝇胺的残留量超过GB 2763—2021规定的限量。

大春河小流域土壤有效硼和阳离子交换量变化特征研究

为提高土壤保肥能力和构建合理耕层结构,以云南省昆明市大春河小流域林地、园地、草地、耕地和裸地为研究对象,采用固定深度法和等效质量法2种方法共同计算土壤有效硼(EB)储量,Franzluebbers法计算EB和阳离子交换量(CEC)层化率,分析土壤有效硼和阳离子交换量随深度的变化特征及影响因素。结果表明:EB含量和储量随深度变化差异显著(P <0.05),林地和园地随深度的增加而降低,草地、耕地和裸地随深度的增加而增加;林地EB和CEC层化率SR2大于SR1;土壤CEC含量随土壤深度增加显著增加或降低;阳离子附着于土壤而流失,土壤CEC含量随土壤深度的增加而递减;有机质(OM)、总氮(TN)、含水率(MC)和容重(BD)对EB和CEC具有显著相关性(P <0.05),不同土地利用类型的OM、TN和MC与EB和CEC呈正相关关系,BD与土壤EB和CEC呈负相关关系;林地和园地保肥能力高于草地、耕地和裸地,0~20cm保肥能力最好;草地、耕地和裸地40~60 cm保肥能力最好。植被覆盖率和土壤侵蚀是影响EB和CEC变化的主要物理因素,OM、TN、MC和BD是影响EB和CEC变化的主要化学因素,需构建合理耕作层,提高保水保肥能力。

阳离子交换量对膨润土层间水化影响的试验研究

膨润土因其具有强烈的膨胀性、极低的渗透性通常被用作防渗以及缓冲材料。阳离子交换量是影响膨润土的微观结构一个重要参数,进而会改变膨润土的膨胀性能以及水力和扩散特性。通过将改性后的锂基膨润土加热到不同温度,制备了一系列阳离子交换量逐渐降低的减电荷膨润土。采用核磁共振技术和X射线衍射技术获得了减电荷膨润土在不同含水率下的孔隙水分分布特征以及层间距变化,分析了阳离子交换量对膨润土层间水化的影响机制。研究表明,随着阳离子交换量的减小,可膨胀层的数量减少,导致膨润土的液限降低。根据核磁共振获得的横向驰豫时间T_(2)分布曲线提出了一个确定可膨胀层比例的初步方法,该方法获得的结果与可交换阳离子降低的比例是非常接近的。

锂同位素阳离子交换树脂分离纯化方法与应用进展

锂(Li)同位素是良好地球化学示踪工具,被广泛应用于壳幔物质循环、行星起源与演化、大陆风化、古环境与气候变迁、成矿机制及环境污染等领域。然而,分析测试过程中同质异位素的潜在干扰使得自然样品中Li的高效分离纯化成为关键需求。近几十年来,锂同位素阳离子交换树脂分离纯化法得到了广泛应用和发展,形成了多类型不同自然样品中Li分离纯化的一系列方法体系。从早期Li的分离纯化方法仅注重于实现自然样品Li的分离效果,使之满足TIMS分析需求,逐渐发展到注重减少分离纯化过程中引入空白污染、简化操作提高分离效率以及对不同类型自然样品具有广泛适用性等方面。本文阐述了近年来基于阳离子交换树脂法的锂同位素分离纯化方法研究进展,重点总结了单柱法、双柱法、多柱法和套柱法的操作流程与技术特点,从树脂类型选择及用量、淋洗液类型选择及其在不同类型自然样品中的适用性和应用效果等方面,分析了各类方法的应用优势。目前单柱法和双柱法是Li分离纯化研究中应用较为广泛的方法,在不断优化过程中,一些方法的树脂用量低至1mL,淋洗液用量少于10mL,流程空白控制在1‰以下,整个淋洗流程被缩短至数小时之内。但不同分离纯化方法仍在很大程度上依赖于样品Li含量及其他基质离子等因素。因此,在兼顾分离效率、适用范围以及经济性等因素下,进一步优化现有方法体系、扩展不同类型样品适用范围,对于提升锂同位素分析效率和精度以及推动锂同位素应用研究发展具有重要意义。随着测试设备和技术的不断进步,逐步探索自动化淋洗设备在自然样品Li高效分离纯化中的应用,将成为锂同位素分析技术的主要发展方向之一。

皖南山区不同类型森林土壤阳离子交换性能差异

为了解皖南山区不同类型森林土壤阳离子交换性能差异,为该区合理营林提供参考,选取皖南山区6种不同类型森林土壤(杉木林、马尾松林、栓皮栎林、外松林、天然阔叶林和杉木-栓皮栎混交林)为研究对象,比较森林土壤阳离子交换性能的差异。结果表明:(1)研究区土壤呈强酸性,土壤有机质含量为33.84~91.50 g·kg^(-1),总氮含量为0.94~3.37 g·kg^(-1),碱解氮含量为131.58~203.62 mg·kg^(-1),总磷含量为0.22~0.77 g·kg^(-1),有效磷含量为0.17~0.32 mg·kg^(-1);土壤主要缺乏速效磷养分。(2)阳离子交换量在8.09~12.57 cmol·kg^(-1)之间,排序为:天然阔叶林>外松林>马尾松林>混交林>杉木林>栓皮栎林,不同森林土壤间阳离子交换量的差异主要由其土壤有机质的差异引起。(3)交换性盐基总量在1.74~2.72 cmol·kg^(-1)g之间,排序为:马尾松林>外松林>杉木林>栓皮栎林>混交林>天然阔叶林,Ca^(2+)和Mg^(2+)是主要的盐基离子,是成土过程中Ca、Mg优先固持形成的。(4)盐基饱和度在13.97%~28.98%之间,排序为:马尾松林>杉木林>栓皮栎林>外松林>混交林>天然阔叶林,该差异是由淋溶作用和树木对盐基离子的吸收共同作用形成的差异。综上,研究区土壤保肥和缓冲性能较低且供肥能力较差,尤其是土壤速效磷供应能力差。其中松林的供肥保肥能力及缓冲性能明显优于其他树种森林,混交林的速效养分含量更高,故可通过营造松类混交林以及施肥来提高森林土壤供肥保肥能力和缓冲性能。

双极膜电渗析再生处理氨氮的阳离子交换树脂

采用阳离子交换树脂去除饮用水中低浓度氨氮并应用双极膜电渗析技术再生阳离子交换树脂。研究了双极膜电渗析技术树脂再生性能,确定了最佳再生条件。结果表明,当槽电压为15 V,树脂室循环液初始pH值为3,不同氨氮吸附量的树脂,其再生率均达到55%以上。该方法较相同浓度酸再生法,再生率由0.54%提升至63.34%。此外,该方法可一定程度降低树脂的铁中毒。

三氯化六氨合钴法测定土壤中阳离子交换量的方法优化

土壤阳离子交换量(CEC)是评价土壤保肥能力和改良土壤、合理施肥的重要依据,同时也能影响土壤中污染物的迁移转化。与传统的乙酸铵交换法、乙酸钙交换法测定CEC的方法相比,三氯化六氨合钴法的操作步骤简洁,检测效率高,试剂消耗量小,对大批量样品的分析有明显优势。但该方法的适用范围较小,对中性和碱性样品检测结果好,而对酸性样品的检测结果偏低至50%。为解决以上问题,本文以2mol/L氢氧化钠溶液调节pH至碱性,样品的CEC测定值有显著提高,酸性和碱性样品测定结果均可达到标准值范围内。通过绘制pH调节曲线,得到不同pH范围的土壤样品中加入2mol/L氢氧化钠溶液体积,以此调节未知样品的pH值,实现CEC的准确测定。在原有的方法基础上调节样品pH至碱性,优化后的方法精密度范围为1.02%~3.82%(n=6)。

MoS_(2)/PVDF阳离子交换膜的制备及污染物去除性能

为了在提高微生物脱盐燃料电池脱盐效率的同时去除污水中的金属离子和有机染料,对传统的PVDF阳离子交换膜进行改性,通过加入MoS_(2)提高PVDF的亲水性能和吸附性能,增加了羟基等亲水基团,当加入0.5%的MoS_(2)后脱盐效率较纯的PVDF提高了66.0%.有机染料亚甲基蓝(MB)去除率提高了47.1%,金属离子铅(Pb)去除率提高了37.7%.

磺化聚砜改性阳离子交换膜用于高盐乙二醇废液电渗析脱盐

深水油气田开采过程中普遍需要使用乙二醇(EG)作为水合物抑制剂,副产大量高盐乙二醇废液(SEGW),对其进行除盐回用具有重要的经济价值和生态环境效益。SEGW回收系统的脱盐工序通常采用热法蒸馏,以离子选择性电迁移为除盐机制的电渗析(ED)技术有望显著简化脱盐工艺、降低投资成本和运行能耗,具有较好应用潜力。但常规ED技术用于SEGW脱盐时存在着盐迁移和EG泄漏间的trade-off效应,阻碍了实际应用。为了减少ED脱盐过程中EG的损失,提出采用磺化聚砜(SPSF)对阳离子交换膜(CEM)进行表面改性,SPSF改性层的引入使得CEM表面形成致密离子传输通道,基于空间位阻和电荷效应促使EG分子与水合阳离子的迁移速率形成显著差异,赋予了改性CEM良好的阻醇脱盐性能。实验结果表明,对于EG含量为60%的SEGW,改性膜在达到与原膜同等脱盐效率时可降低61%的EG损失。

磺化聚砜/Ti_(3)C_(2)T_(x)阳离子交换膜的制备及应用研究

通过MILD法(制备过程较为温和)从MAX相制备了常见的MXene-Ti_(3)C_(2)T_(x),并对该Ti_(3)C_(2)T_(x)进行了FE-SEM、TEM、AFM、XRD、XPS表征。通过流涎法制备了磺化聚砜(SPSF)/Ti_(3)C_(2)T_(x)阳离子交换膜,并对膜进行形貌、理化性能表征。将SPSF/Ti_(3)C_(2)T_(x)膜应用于电渗析脱盐过程,考察膜堆电压、脱盐率、电流效率和能耗。结果表明,MILD法刻蚀得到的Ti_(3)C_(2)T_(x)片是单层或少层的,并且与SPSF相容性良好;当Ti_(3)C_(2)T_(x)添加量为2.0%时,膜(SPSF/Ti_(3)C_(2)T_(x)-2.0%膜)的离子交换容量最高(1.37 mmol/g)、面电阻最低(7.07Ω·cm^(2)),在电渗析脱盐过程中的脱盐率(80.12%)和电流效率(90.03%)最高、能耗最低(10.98 kWh/kg)。

碱熔-阳离子交换-HG-AFS测定多金属矿中的痕量硒

采用原子荧光光谱仪分析测试多金属矿中痕量硒的含量。通过过氧化钠高温碱熔样品,然后通过阳离子交换树脂去除铜、铅、钴、锌等过渡元素的干扰,酸化还原后经原子荧光光谱仪分析测试。硒检出限为0.0046μg/g,检出下限为0.0183μg/g;GBW07367、GBW07368、GBW07369三件多金属矿石成分分析标准物的测定值的相对标准偏差分别为4.70%、3.56%、2.86%,均小于10%;三件多金属矿物实际样品的相对标准偏差为1.55%,3.56%,2.20%,均小于10%。该方法结果准确性和精密度好,适合多金属矿物中的痕量硒的分析测定。

酸性土壤阳离子交换量和交换性钙、镁、钾、钠的方法探讨

为了提高土壤中阳离子交换量检测的准确度和效率,针对国家标准方法的不足,在原理不变的条件下对空白、浸提、离心等实验步骤进行优化。结果表明:通过实验测试对试验进行重新定义,将国家标准方法中的浸提时间由120 min优化为30 min,大大缩减了一个样品的测试时间,离心时间由5 min优化为10 min。本方法效率高、准确度和精密性良好,适用于大批量土壤中阳离子交换量的测定。

聚丙烯非均相阳离子交换膜制备工艺的优化

为提高电去离子(EDI)设备中离子交换膜的性能,探讨了采用热压工艺代替传统压延工艺制备聚丙烯非均相离子交换膜的方法。将聚丙烯作为基础骨架材料与离子交换树脂混合,将材料放置在模具中,并通过热压机热压成型。这种方法旨在增加膜内离子交换树脂含量,以提升离子交换效率,同时减少生产过程中的边角料浪费,降低成本。通过实验对比得到阳离子交换树脂含量为64%时为最佳配方,在此配方下进一步优化得到最佳制备条件为热压温度230℃、压力30 MPa,该条件下制备出的阳离子交换膜的离子交换容量提升至2.351 mmol/g,离子迁移率可以保持在0.895。研究表明通过调整热压条件——温度、压力及离子交换树脂的含量,最终制备出的阳离子交换膜性能获得了显著提升。

阳离子交换树脂催化合成乳酸甲酯动力学研究

工业化生产乳酸甲酯需要特定催化剂的动力学数据进行模拟计算.本文研究了在大孔阳离子交换树脂DA330的催化作用下,乳酸和甲醇生成乳酸甲酯的反应动力学.乳酸甲酯是一种重要的化工生产基础原料,多用来作为合成香料和农药的原料.随着化石能源紧缺和环保要求提高,具有可降解和可再生特性的乳酸甲酯及其高聚物的需求也在与日俱增.乳酸甲酯的连续化生产是提高乳酸甲酯产量的关键,具有广阔的研究前景.采用固体大孔阳离子交换树脂代替传统浓硫酸作为催化剂,需要对动力学方程进行重新测定.本文针对乳酸甲酯反应体系外扩散影响、内扩散影响、酯化反应动力学、水解反应动力学分别进行了实验.采用气相色谱对反应体系中的乳酸甲酯含量进行测定.研究发现内、外扩散在实验条件范围内对反应速率无明显影响:以酯化反应为例,搅拌转速达400 r/min以上时体系内催化剂颗粒悬浮程度达到峰值,外扩散不影响酯化反应速率;在催化剂颗粒悬浮程度达到峰值之后,催化剂粒径大小不影响酯化反应速率.反应温度在实验范围内对反应速率呈现显著的正相关影响,酯化和水解实验数据拟合均符合Quasi-Homogeneous模型,最终得到DA330催化条件下的反应动力学.

绿色低成本阳离子交换膜的制备及性能研究

传统均相阳离子交换膜(CEM)基质材料多为侧链型磺化聚合物,该类聚合物制备过程复杂、制备试剂毒性高,凸显此类材料制备CEM的短板。以聚醚砜(PES)为CEM骨架基质材料,以聚合物磺化聚醚砜(SPES)与十二烷基磺酸钠(SDS)为基质功能材料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为亲水调控剂,制备均相CEM,将制备CEM用于苦咸水脱盐考察实用性。研究结果表明,SDS和SPES稳定存在于制备CEM中,制备CEM表面及断面结构规整、无缺陷,基质材料相容性良好,CEM用于电渗析(ED)苦咸水脱盐,设计初始盐浓度5 000 mg·L^(-1),当脱盐率达90%时,制备的CEM、国内廷润商品CEM、日本Astom CEM的能耗分别为10.1、11.7和9.2 kWh·m^(-3),电流效率分别为92.3%、92.7%和95.5%,SPES和SDS共同作为基质功能材料比SPES或SDS单独作为基质材料更有优势,二者可协同调控优化CEM传质性能。

CEC前处理系统-凯氏定氮仪快速测定土壤中的阳离子交换量

土壤阳离子交换量是指土壤胶体能够吸附的各种阳离子的总量,是反映土壤缓冲能力和保肥能力的重要指标,也是土壤环境评价等工作中必须分析的指标。传统的乙酸铵交换法(林业标准(LY/T 1243—1999))因其稳定性好、缓冲性强、重复性好而在我国土壤和农化实验室应用较为广泛,但在大批量土壤分析时仍然存在步骤繁琐、耗时长、效率低等不足。为了克服这些不足,本文结合前人的研究,分别从离心、蒸馏、滴定3大步骤对标准方法进行优化,利用CEC前处理系统对样品进行EDTA-乙酸铵溶液置换、乙醇清洗,通过全自动凯氏定氮仪对置换的铵根离子进行测定,从而计算CEC值;详细探讨了测定过程中乙酸铵搅拌时间、乙醇用量、凯氏定氮仪蒸馏时间对测定结果的影响,综合建立并优化了CEC前处理系统—凯氏定氮仪测定土壤中的阳离子交换量的分析方法。实验结果表明,在最佳的置换时间、乙醇用量及蒸馏时间等条件下,一批样品(100件)的测定时间仅需8 h,极大地提高了工作效率,与传统方法相比时间缩短了近85%。方法经国家一级土壤成分分析标准物质验证,测定值与认定值相符,测定值的相对标准偏差(n=6)均小于2%。该方法分析效率高、操作简单,极大地减少了人工操作可能带来的误差,提高了测定结果的准确度,适用于大批量土壤的阳离子交换量的测定。

2种人工林对土壤碳氮磷化学计量特征及阳离子交换量的影响

【目的】土壤碳氮磷生态化学计量可以探明植物受土壤养分的限制情况,土壤阳离子交换量(CEC)直接反映了土壤保肥、供肥性能和缓冲能力。研究旨在揭示华南地区乡土马尾松和木荷人工林对土壤养分及保肥供肥能力的影响。【方法】以广东省鹤山市的马尾松和木荷人工林为研究对象,对2种人工林表层土壤(0~10 cm)有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)和交换性阳离子等指标进行分析测定,探讨不同人工林分对表层土壤碳氮磷和阳离子交换量的影响。【结果】木荷人工林SOC显著大于马尾松人工林,马尾松人工林土壤TK含量则显著高于木荷人工林,但土壤TN和TP含量在2种林分之间的差异不显著;2种林分土壤盐基饱和度(BS)为9.68%~18.00%,木荷林土壤CEC和交换性盐基总量(TEB)均显著高于马尾松林,且2种林分土壤盐基离子含量均呈现Ca^(2+)>Mg^(2+)>K^(+)>Na^(+)。2种林分土壤CEC与SOC显著正相关,BS与pH值显著正相关;马尾松人工林CEC、TEB与土壤含水量呈显著正相关。【结论】研究区森林土壤肥力处于较低水平且保肥供肥能力较弱,但木荷林土壤供肥、保肥和酸碱缓冲能力强于马尾松林。然而,木荷林土壤交换性钙镁离子含量显著高于马尾松人工林,且2种人工林土壤Ca^(2+)∶Mg^(2+)>5,表明研究区人工林土壤未出现生理性缺钙的现象。研究区土壤有机质的矿化速率较高,导致土壤肥力下降,这种趋势在马尾松林中比木荷林更为明显。研究结果对华南地区木荷和马尾松人工林的养分管理具有重要的理论和实践指导意义。

清凉峰自然保护区土壤阳离子交换量的剖面分布特征及其影响因素

为探究南方典型山区自然林地土壤阳离子交换量(CEC)在垂直剖面上的变化特征和影响因素,以清凉峰自然保护区内不同海拔梯度下采集的20个土壤剖面为研究对象,分析了土壤阳离子交换量、肥力指标和粒径特征,揭示了土壤阳离子交换量与相关指标的内在关系。结果表明:表层土壤[0~10 cm)、表下层土壤[10~30 cm)和心土层土壤[30~60 cm]的阳离子交换量均值分别为36.07、20.29、14.86 cmol/kg,整体处于三级以上水平;土壤阳离子交换量随着剖面深度的增加而下降,表层与表下层、心土层土壤的阳离子交换量均存在显著差异。土壤阳离子交换量的高低与不同土层的有机质、速效钾、碱解氮及速效磷的变化较为一致。相关分析显示,表层土壤阳离子交换量与有机质、速效钾呈显著正相关(P<0.05),表明有机质对土壤阳离子交换量会产生一定的影响且阳离子交换量对钾具有重要的保蓄功能。随着剖面深度增加,土壤中砂粒增加,黏粒减少,质地变轻,因此表层和表下层土壤阳离子交换量与砂粒均呈显著负相关(P<0.05),表层土壤阳离子交换量与黏粒呈极显著正相关(P<0.01),表明黏粒是土壤阳离子交换量的主要贡献者。不同土壤类型之间相同深度土层的阳离子交换量也存在一定的差异性,主要随海拔高度发生有规律的变化,表明不同类型土壤的保肥供肥和缓冲能力存在差异。