[發(fā)明專利]一種利用染料指示劑測(cè)試礦物樣品表面pH的方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711475932.1
• 申請(qǐng)日: 2017-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN108195779B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉同旭;程鵬飛;王瑩;李芳柏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省生態(tài)環(huán)境技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 蘇運(yùn)貞;裘暉

本發(fā)明公開了一種利用染料指示劑測(cè)試礦物樣品表面pH的方法與應(yīng)用。利用染料指示劑和漫透射光譜法測(cè)試土壤礦物表面pH的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤固體表面酸堿性質(zhì)的定量測(cè)試，成功并準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了土壤礦物表面pH的測(cè)定，解決了現(xiàn)有技術(shù)中用懸濁液pH表示土壤礦物在實(shí)際環(huán)境中的pH不準(zhǔn)確等技術(shù)問題，同時(shí)顯著提高了固體表面pH的精確度，且更為直觀。除烘干操作外，本發(fā)明的其余步驟在普通環(huán)境下操作即可，測(cè)試條件要求低，操作簡單，成本低。本發(fā)明適應(yīng)性強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于各類土壤礦物，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土壤分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用染料指示劑測(cè)試礦物樣品表面pH的方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

土壤酸化是十分嚴(yán)重且分布廣泛的全球性問題。我國土壤酸化日益嚴(yán)重，造成土壤Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺等鹽基性養(yǎng)分離子大量淋失，H⁺、鋁和鎘等毒性元素濃度增加、活性增強(qiáng)，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)平衡。酸沉降、不合理的農(nóng)業(yè)措施等人為因素是造成土壤酸化主要原因，而不同土壤因礦物組成、理化性質(zhì)的不同對(duì)酸化產(chǎn)生不同程度的影響。酸性強(qiáng)度可以用pH定義，對(duì)于土壤pH的測(cè)定，傳統(tǒng)方法普遍采用懸濁液pH表示，但因其受礦物濃度、溶解性和顆粒等影響，不能準(zhǔn)確表示礦物真實(shí)微環(huán)境下的pH。此外，除了部分淹水稻田土壤，大部分土壤都是處于干水狀態(tài)。采用水浸泡測(cè)試pH的方法往往會(huì)發(fā)生復(fù)雜的表面反應(yīng)，從而影響土壤的酸堿性質(zhì)，所以懸液pH測(cè)試方法不能真實(shí)體現(xiàn)土壤的酸堿性質(zhì)。因此，需要繼續(xù)開發(fā)能夠真實(shí)體現(xiàn)土壤礦物酸堿性質(zhì)的測(cè)試方法。

表面酸性是礦物重要表面性質(zhì)之一，它在礦物表面的吸附、催化及顏色反應(yīng)等方面起著重要的作用。固體表面酸常被描述為微環(huán)境pH、表面pH、等量pH_eq，或者使用Hammett酸函數(shù)。固態(tài)pH不能用溶液定義的方法定義，而且并沒有普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)方法。

根據(jù)的酸堿理論，固體表面酸性是固體表面提供質(zhì)子的能力。Walling提出固體的表面酸性強(qiáng)度可通過具不同pKa值的一系列指示劑在吸附后的顏色變化進(jìn)行測(cè)定。固體的酸強(qiáng)度就是將有機(jī)堿變成其共軛酸的能力。因此，該思路建立了固體表面酸堿測(cè)試的方法原則。然而，其局限是，大多固體酸的活度系數(shù)是不清楚的，所以固體的酸度函數(shù)的定義在熱力學(xué)上并不確切，只能通過“比色法”確定其酸堿范圍，其結(jié)果只是半定量的。

專利文獻(xiàn)CN104111255A公開了基于酸堿指示劑吸收光譜的pH的檢測(cè)方法，將酸堿指示劑和光譜方法進(jìn)行結(jié)合，其中，酸堿指示劑分子包括甲基紅、酚酞類指示劑、磺代酚酞類指示劑和偶氮化合物類；但該現(xiàn)有技術(shù)的檢測(cè)對(duì)象為檢測(cè)工業(yè)廢水及其他流體pH值，無法解決固體表面酸性檢測(cè)的技術(shù)問題。此外，郭大倫(中南林業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)1987(1):98-101)和張獻(xiàn)義(土壤學(xué)報(bào)，1979(2):184-189)也分別用單一和混合指示劑測(cè)定了土壤pH，但測(cè)量得到的仍是懸濁液pH不能真實(shí)表示土壤表面pH。

普通的紫外可見分光光度計(jì)一般用于測(cè)定溶液顏色變化，要想測(cè)定固體表面指示劑顏色變化，則需要配備積分球以獲得漫反射光譜。積分球的作用是將光通量測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)檎斩葴y(cè)量，進(jìn)入積分球的光通量被球內(nèi)表面多次漫反射后，在內(nèi)表面上形成均勻的照度，通過測(cè)量內(nèi)表面照度，求得被測(cè)試樣的反射光譜。在普通紫外可見分光光度計(jì)上配備積分球就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)固體樣品光譜圖的獲取。