1第一章 土壤农化分析的基础知识及质量控制

（二）试剂的选择、应用、配制与保存
3.试剂的配制
粗配： 没有必要使用精确浓度的溶液，物质不 稳定或易变的溶液，酸、碱、硫酸亚铁等 ——粗天平、量筒，浓度只1-2位有效数字。
（二）试剂的选择、应用、配制与保存
3.试剂的配制
精配： 必须使用精确浓度的溶液（标准浓度） ——分析天平、容量瓶、移液管等。浓度具 有4位有效数字。



土壤农化分析中，一般用化学纯(或分析纯)配溶液;用分 析纯（或优级纯）配标准溶液、标定溶液。 微素元素分析中，一般用分析纯配制溶液，用优级纯或 更高的试剂配制标准溶液。 精密分析用的标定剂等有时需选用优级纯或基准试剂 （绿标）。 光谱分析用的标准物质有时须用光谱纯（S.P）
（二）试剂的选择、应用、配置与保存
（一）实验室纯水 b.离子交换法
树脂转型（酸碱处理）
（A）阳离子树脂转型：



(1)在树脂中加入7%HCl，浸没树脂，放置2-3h，将HCl排尽， 用水洗树脂至pH3-4为止； (2)用8%NaOH浸没树脂2-3h，排尽NaOH，水洗至pH9-10为止； (3)再用7%HCl浸泡4h，去除HCl后用蒸馏水洗至pH=4为止. （待用，泡在纯水中防氧化）
（一）实验室纯水
2.纯水的检验
2）电导法（测电导率） 利用水中所含导电杂质与电阻之间的关系， 间接确定水质纯度的一种方法。 电导率：单位长度的电导，正比于离子数量， 单位西门子，S表示。 电阻：单位Ω=1/S 25℃，纯水要求: 电导率< 5µ s/cm
（一）实验室纯水
电阻率， Ω· cm 108
（一）实验室纯水 b.离子交换法
5）树脂的再生 ①原理：酸碱再生
逆洗——再生——洗涤——运行

阳离子树脂再生：再生剂（5-10% HCl）上进下出，流 速20-30 ml/min，酸液体积用量是树脂体积的1-2倍即 可（在流出液中检查出无Ca2+）。 2+ +
H
Ca

阴离子树脂再生：再生剂（6-8% NaOH）上进下出；流 速20-30 ml/min；NaOH液用量约树脂体积的3-4倍（流 出液中无Cl-为止）。 ClOH-
（一）实验室纯水
2.纯水的检验
1）化学法 CO2：Ca(OH)2溶液
(取水样30ml，置于具有玻璃塞的磨口三角烧瓶中，加Ca(OH)2 溶液25ml，塞紧，摇匀后放置1h，产生浑浊为不合格 ) 将纯水烧开去除。

不挥发物（无机盐）:烘干法
取水样100ml在水浴上蒸干并在烘箱中于105℃干燥1h，所留 残渣不得超过1mg。
R-C- + OHR-A+ + H+
H2O
2）树脂的特性：
具有网状结构的水不溶性的高分子化合物。
（一）实验室纯水 b.离子交换法
3）交换树脂类型
强酸性阳离子交换树脂 弱酸性阳离子交换树脂 强碱性阴离子交换树脂 弱碱性阴离子交换树脂 R-Na+ R-H+ R-ClR-OH-
※注意：
①强型树脂的转型膨胀 ②全交换容量（阳、阴树脂质量比2:3） ③树脂的型号，一般由三位阿拉伯数构成
2）蒸馏器皿类型
金属材料容器（重金属含量高） 硬质玻璃（B，Si,Zn含量高） 石英玻璃（优越）
（一）实验室纯水 a.蒸馏法
3）制备过程


一次蒸馏水：可作一般的分析，不能作重金属分析。
重蒸馏水：
第一次蒸馏：加入几滴H2SO4，除去重金属，固定NH4+。 第二次蒸馏：加入少许NaOH和少量的KMnO4。 （固定酸性气体和氧化除掉剩余有机物） 第三次蒸馏：不加任何物质，直接蒸馏。
（一）实验室纯水 3. 纯水的保存

容器类型，密闭性，适期，定期检查。
一、土壤农化分析用纯水、试剂及器皿
（二）试剂的选择、应用、配置与保存
1.试剂的选择
品级 1特级 2一级 3二级 习惯等级 光谱试剂(S.P) 标签 附 注 精密分析的标准物质和配制标样。 作基准物质。 绿色 红色
优级纯，保证试 剂（G.R）
（一）实验室纯水 b.离子交换法
树脂的型号

第一位数：代表产品类型：
0—强酸性； 4—螯合性； 1—弱酸性； 5—两性； 2—强碱性； 3—弱碱性； 6—氧化还原性。 2—酚醛系；
6—氯乙烯系。

第二位数：代表树脂骨架的差异：
0—苯乙烯系；
4—乙烯吡啶系；
1—丙烯酸系；
5—脲醛系；
3—环氧系；

第三位数：为顺序号（区别基团、交联剂等的差异）
（一）实验室纯水

实验室用水的标准
性质
全物质最高量(mg/L) 最高电导(uS/cm,25℃) 最高电阻(MΩ.cm.25℃ pH(25℃)
KMnO4保持颜色最低时间
级别 一 0.1 二 0.1 三 1.0 四 2.0
0.06
16.66 6.8-7.2
1.0
1.0 6.6-7.2
1.0
1.0 6.5-7.5
107
106
105
104
103
102
10
1
电导率, µs· cm-110-2 106
特 纯 水
10-1
1
10
102
103
104
105
优 质 蒸 馏 水
普 通 蒸 馏 水
最 优 天 然 水
优 质 灌 溉 水
劣 质 灌 溉 水
0.05%NaCl
30%H2SO4
海 水
纯水
图 1-1 几种水的电阻率和电导率
第一章
土壤农化分析的基本知识 及实验室质量控制
一、土壤农化分析用纯水、试剂及器皿 二、土壤农化分析方法的选择 三、实验室数据的处理
一、土壤农化分析用纯水、试剂及器皿
（一） 实验室纯水
去离子水 纯水 蒸馏水
一、土壤农化分析用纯水、试剂及器皿
（一）实验室纯水 1.纯水（pure water）的制备 纯水的制备方法：
（一）实验室纯水
2.纯水的检验
1）化学法 pH：6.5-7.5为合格

金属离子:铬黑T—氨缓冲溶液 Cl-:AgNO3溶液
(取水样10ml，加铬黑T-氨缓冲溶液（0.5g铬黑T溶于10ml氨 缓冲液，加酒精至100ml）2滴，应呈蓝色 )

(水样10ml中加浓HNO31滴，和0.1M AgNO3溶液5滴，应完 全清澈而无乳白色浑浊物生成 )
e.g. 001×7 （7表示交联剂比例，7%）
（一）实验室纯水 b.离子交换法

交换树脂的物理性质
颜色：浅色小颗粒
膨胀性：一般是 阴离子型 > 阳离子型
耐热性：Na+ > H+ > Cl- > OH-
比重：一般Na+型大于Cl-型。
(e.g.用于阴阳离子树脂混合后的分离)
（一）实验室纯水 b.离子交换法
5.0
0.20 5.0-8.0
60min
60min
10min
10min
500ml水中加入1ml浓H2SO4和0.03ml 0.1N KMnO4溶液，在室温放置1h， KMnO4的粉红色不完全褪色为合格 水电阻率为18.2MΩ.cm(兆欧厘米),即横截面积是1cm2，长度是1cm的 水，电阻是18.2MΩ
（一）实验室纯水 b.离子交换法
5）树脂的再生
洗涤 再生的树脂柱，去除多余的再生剂（NaOH、 HCl)，用蒸馏水或离子交换水淋洗，同再生操 作流速相同（20-30 ml/min），直到洗出液， 阳离子柱为pH3-4，阴离子柱pH8-9 运行 连接使用（装混合柱）
6）影响离子交换树脂性能的因素
树脂活性基团越多，交换容量越大 网状骨架的网眼由交联剂形成 交联度：骨架中所含交联剂的质量%（以712%为宜）。 树脂颗粒越小，工作交换量越大；但充填越紧 ，流速越慢（0.3-1.2mm, 50-16目为宜） 温度(不能过高或过低) 水的pH，影响树脂活性基团的离解

Leabharlann Baidu
（一）实验室纯水 b.离子交换法
蒸馏法（distilled water） 离子交换法（deioned water ）
a. 蒸馏法 1）原理:利用水与杂质的沸点
不同，经过外加热使所产生的 水蒸气经冷凝后制得。
（一）实验室纯水 a.蒸馏法

不可挥发杂质（√） 可挥发杂质（×）
（e.g.酸性气体、有机物）
有机物——氧化分解 挥发性酸——加碱固定 碱性物质——用酸固定
（一）实验室纯水 b.离子交换法
4）离子交换装置的制备 ①树脂的选择
A.选择交换容量大的树脂； B.选用游离酸（或碱）树脂,“弱”型； C.根据原水中欲除去离子的性质选择(如，去除 水中交换性弱的离子，必须用强酸/碱性树脂)。
②树脂的处理
净化：自来水浸泡——酒精浸泡——自来水漂洗； 转型：（三步）
（一）实验室纯水
2.纯水的检验
1）纯水的等级及用途 一级水：多次重蒸水，基本不含有溶解或胶态离子
杂质及有机质,可配制痕量金属元素溶液时使用
二级水：为二次蒸馏水,允许含有微量的 无机、有机或胶态物质 三级水：一般蒸馏水、去离子水，有一定量杂 质,可用于一般分析及玻璃仪器的洗涤和冲洗 土壤农化分析实验室一般使用三级水。 四级水：用在纯度不高的场合，如洗涤等。
2.试剂的保存 要求:干燥、避潮、通风、避光、阴凉

方法
按酸，碱，盐，单质，指示剂等分类保存 强酸、强碱、强挥发、强腐蚀等分开保存 有毒有害等须专人保管，专地保存
(自学P7试剂的保存) 3.试剂的配制 试剂提纯：蒸馏，等温扩散，重结晶萃取，醇析等
（二）试剂的选择、应用、配置与保存

提纯：
蒸馏 ——适用于提纯挥发性液体试剂。如HCl、HNO3 ； 等温扩散 ——用于在常温下溶质强烈挥发的水溶液试剂， 如HCl、HF、NH3 ； 重结晶 ——纯化固体物质的重要方法，如粗盐提纯； 萃取 ——溶于互不相溶的两种溶剂中的试剂； 醇析 ——在其水溶液中加入乙醇时即析出结晶的试剂。如 EDTA-Na2，邻苯二甲酸氢钾、草酸等 其它方法：如电解法、层析法、离子交换法、活性炭吸附法 等。
4）优缺点
优点：设备简单，经过高温杀菌，不易长霉。 缺点：产水量低，成本高。
（一）实验室纯水 b.离子交换法
1）原理：利用离子交换树脂中的游离交换离子(H+、
OH- )与水中同性离子的交换作用，将水中各种离子 去除或减少到一定程度。
阴离子交换树脂：R-OH- + C阳离子交换树脂：R-H+ + A+

交换树脂的化学性质：
pH耐性：强酸性 > 强碱型； 交换容量：OH-: H+ = 1:1 Na+: Cl- = 3:2 交换反应： 阳离子型
K SO3 H SO3 K R Na R 2 H SO3 H SO3 Na Li
（一）实验室纯水
2.纯水的检验
1)化学法 NH4+:钠氏试剂
取水样45ml于50ml比色管中，加入1ml钠氏试剂，稀释至刻度， 置于白纸板上，淡黄色（稍微），如黄色明显则不合格。

SiO32- ：
影响P的测定（提问）
(取水样30ml，加入1：3.5 HNO3 5ml和5%钼酸铵溶液5ml，室 温放置5min，加10%Na2SO3溶液5ml，如有蓝色[硅钼蓝]说明有 硅酸盐存在 )
③装柱
A. 柱高：H = 4-5D B. 方法：湿法 C. 类型： 阳离子树脂柱
阴离子树脂柱 混合树脂柱：阴、阳离子树脂3:2混合装柱。
D. 连接（每根柱等长等直径）
三柱法：进水口→阳离子柱→阴离子柱→混合柱→出水口 四柱法：进水口→阳柱→阴柱→阳柱→阴柱→出水口 五柱法：进水口→阳柱→阴柱→阳柱→阴柱→阴柱→出水口
分析纯，分析试 剂（A.R）
精密分析的标准物质。
一般分析及科研用（参与计算）
4三级
5四级 6
化学纯（C.P）
实验试剂(L.R) 工业试剂
蓝色
蓝色
一般试剂的配制（不参与计算）
定性分析。 一般实验室不用。
（二）试剂的选择、应用、配置与保存
选择试剂的原则：
满足分析需求条件下，选低等级、经济的试剂。
选择试剂的要求：
（B）阴离子树脂转型：
(1)在树脂中加入8%NaOH浸泡2-3h；排尽NaOH，用水洗树脂至 pH9-10； (2)用7%HCl液浸泡2-3h；排尽HCl，用水洗至pH3-4； (3)再用8%NaOH浸泡4h，不时搅拌，去除NaOH后用蒸馏水洗至 pH约为8止。 （待用）
（一）实验室纯水 b.离子交换法
7）注意事项 ① 水温不能高于50℃ ； ② 树脂不能长时间与强氧化剂接触； ③ 树脂失去交换能力，称为“中毒”； （树脂中毒后，用20% NaCl浸泡12h后，按新树 脂的净化，转型处理再用。） ④ 新买树脂，要求过筛，用20-40目。
（一）实验室纯水 b.离子交换法
8）优缺点 优点：装置、操作简单，成本低，产水量大； 缺点：未能去除有机物，未杀菌，易长霉，无法 长期保存。