簡(jiǎn)介

闡述沸石陽離子交換量測(cè)試在礦物研究及相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的重要性。說明因沸石晶體結(jié)構(gòu)孔腔小，利用四丁基溴化銨大陽離子交換液與氯化銨-氫氧化銨交換液結(jié)合的獨(dú)特測(cè)試原理，介紹通過試劑準(zhǔn)備、多步測(cè)試流程及特定計(jì)算方式測(cè)定沸石陽離子交換量的方法。

沸石陽離子交換量測(cè)試方法研究

沸石的總陽離子交換容量涵蓋了沸石、蒙脫石、高嶺土等礦物的陽離子交換容量。沸石晶體結(jié)構(gòu)具有孔腔較小的特點(diǎn)，這一特性決定了其在陽離子交換過程中的獨(dú)特表現(xiàn)。當(dāng)采用四丁基溴化銨大陽離子交換液進(jìn)行交換處理時(shí)，四丁基溴化銨陽離子能夠置換出經(jīng)氯化銨 - 氫氧化銨交換液交換后的蒙脫石、高嶺土等礦物中的銨離子。然而，由于其陽離子無法進(jìn)入沸石孔腔，沸石所交換的銨離子得以保留在晶穴內(nèi)。隨后，加入氯化鈣溶液可置換出沸石所交換的銨離子，置換出的銨離子與甲醛縮合產(chǎn)生等摩爾的鹽酸，通過用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定鹽酸，即可測(cè)得沸石陽離子交換容量。實(shí)驗(yàn)中所使用的主要試劑和儀器如下表所示：

表格

名稱 規(guī)格 產(chǎn)地 

天然斜發(fā)沸石 — 河北 

玻璃儀器 — 遼寧沈陽玻璃儀器有限公司 

氯化銨 分析純 沈陽市新宇化工廠 

氨水 分析純 錦州太和化學(xué)試劑廠 

聚氧化乙烯 分析純 長(zhǎng)春市大地精細(xì)化工廠 

氫氧化銨 分析純 沈陽市新宇化工廠 

四丁基溴化胺 分析純 天津市遠(yuǎn)航化學(xué)品有限公司 

鄰苯二甲酸氫鉀 分析純 天津市大茂化學(xué)試劑廠 

甲醛 分析純 錦州太和化學(xué)試劑廠 

硝酸銀指示劑 分析純 錦州太和化學(xué)試劑廠 

定性濾紙 φ9cm 杭州特種紙業(yè)有限公司 

氫氧化鈉 分析純 沈陽市新宇化工廠 

一、試劑及其配制

四丁基溴化銨交換液：濃度c[(C?H?)?NBr]=0.2mol/L，稱取64.4g四丁基溴化銨，溶于1000ml水中。

氯化鈣 - 甲醛混合溶液：取500g氯化鈣和500ml甲醛，用4000ml水溶解，以氫氧化鈉溶液調(diào)至酚酞指示劑呈微紅色。

氫氧化鈉溶液：濃度c（NaOH）=1mol/L，稱取40g氫氧化鈉，溶于1000ml水中。

氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液：濃度c（NaOH）=0.1mol/L，稱取4g氫氧化鈉，溶解于1000ml剛煮沸冷卻的水中。標(biāo)定過程為，稱取0.5000g（精確至±0.0001g）在120℃烘2h的苯二甲酸氫鉀（C?H?KO?），置于250ml燒杯中，加入50ml剛煮沸并冷卻的水，攪拌溶解，加2滴酚酞指示劑，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液呈粉紅色。

酚酞指示劑：稱取0.1g酚酞（C??H??O?），溶解在100ml無水乙醇中。

氫氧化銨溶液：濃度c(NH?OH)=0.01mol/L，取1.4ml氨水（1+1），加水稀釋至1000ml。

氯化銨 - 氫氧化銨交換液：稱取30g氯化銨，加入30ml氨水（ρ=0.90g/ml），加水溶解后稀釋至1000ml。

聚氧化乙烯溶液：稱取0.5g聚氧化乙烯[-(CH? - CH? - O)n-]試劑級(jí)，用500ml水浸泡過夜。

硝酸銀指示劑：稱取0.1g硝酸銀，溶解在100ml水中。

二、測(cè)試步驟

試樣準(zhǔn)備與初步交換：準(zhǔn)確稱取粒徑小于0.074mm的干燥試樣1.0000g，精確至±0.0001g，將其置于100ml燒杯中，加入25ml氯化銨 - 氫氧化銨交換液，搖勻后放置25min。

絮凝、過濾與洗滌：邊搖邊加入10滴聚氧化乙烯溶液，待溶液絮凝澄清后，用快速定性濾紙（φ9cm）過濾，用氫氧化銨溶液洗滌燒杯及試料5 - 6次，繼續(xù)洗滌至用硝酸銀指示劑檢查無氯離子為止。

二次交換：將濾紙連同試料放入100ml燒杯中，加入40ml四丁基溴化銨交換液，搖勻后在沸水浴上加熱1h，加熱過程中需經(jīng)常攪拌。

再次過濾：用快速定性濾紙（φ9cm）過濾，用水洗滌燒杯及試料。

滴定準(zhǔn)備：將濾紙連同試料放入100ml錐形瓶中，加入25ml氯化鈣 - 甲醛混合溶液，加入約為沸石陽離子交換容量80%的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加4滴酚酞指示劑，蓋上橡皮塞，手搖激烈振蕩1min。

滴定操作：邊搖邊用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液出現(xiàn)紅色時(shí)停止滴定，再搖動(dòng)3 - 5min，若紅色消失則繼續(xù)滴定，直至3 - 5min內(nèi)紅色穩(wěn)定。

三、測(cè)試結(jié)果的計(jì)算

按特定公式（2.4）計(jì)算總陽離子交換容量。

總陽離子交換容量計(jì)算至四位小數(shù)（兩位小數(shù)）。當(dāng)總陽離子交換容量<0.60mmol/g時(shí)，誤差不計(jì)；在0.60 - 1.00mmol/g時(shí)，允許絕對(duì)誤差為0.12mmol/g；>1.00mmol/g時(shí)，允許絕對(duì)誤差為0.16mmol/g。

總結(jié)

本研究圍繞沸石陽離子交換量測(cè)定展開，詳細(xì)說明了基于特殊交換原理的測(cè)試方法。從試劑的精確配制，到試樣經(jīng)過多次交換、過濾、滴定等嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y(cè)試步驟，均嚴(yán)格遵循既定流程，以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。通過特定公式計(jì)算測(cè)試結(jié)果，并明確不同交換量范圍的誤差允許值。該方法為準(zhǔn)確獲取沸石陽離子交換量提供了有效手段，對(duì)深入研究沸石性能及拓展其應(yīng)用具有重要意義，未來可進(jìn)一步優(yōu)化條件提升測(cè)試精度。